基于界面单元的蜂窝夹层结构失效分析及验证

摘要

蜂窝夹层结构斜削区传力路径复杂且易出现脱粘损伤,此处一旦发生脱粘会直接改变传力路径,进而促使结构发生整体失效。本文引入cohesive界面单元,依据二次应力准则和基于能量的B-K准则来模拟斜削区胶层的损伤扩展,分析了在压缩载荷下蜂窝夹层结构斜削区的失效模式。采用实验测试Nomex纸蜂窝铝合金面板夹层结构在压缩载荷下斜削区的破坏模式及内外面板载荷分配情况。研究结果表明:仿真实验结果具有较好的一致性,应力最大区域为夹层结构实验件的4个斜削区,斜削区尖角处的胶层最先出现损伤,裂纹沿外面板与蜂窝粘接处扩展,胶层失效导致外面板局部刚度骤减,在压缩载荷下发生屈曲失效。此外进一步分析了蜂窝夹层结构的蜂窝性能、填料性能及曲率半径对内外面板应力分布的影响,为蜂窝夹层结构优化设计提供依据。