飞艇蒙皮材料撕裂试验和数值模拟

摘要

文章以一种新型飞艇蒙皮材料为研究对象,基于单侧边撕裂试验以及扩展有限元数值模拟,对膜材的撕裂性能进行了系统研究。对试件宽度和切缝长度不同的膜材进行单侧边撕裂试验,结果表明,在试件宽度相同时,膜材临界撕裂应力随着切缝长度的增大而减小。通过扩展有限元法(extended finite element method,XFEM)对撕裂扩展特性进行模拟,结果表明,XFEM可以较准确地模拟膜材的撕裂过程;数值分析结果表明,纱线承受的应力随着距离切缝尖端越来越远而非线性减少,且距离切缝尖端较远的纱线承受的应力近似均匀分布。通过对比试验和数值模拟结果发现:当切缝长度固定时,膜材临界撕裂应力随着试件宽度的增大而增大,但增大的幅度将逐渐减小;同时,随着试件宽度逐渐增加,测得的膜材临界撕裂应力值将趋于稳定。