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制造缺陷影响碳纤维铝蜂窝夹层结构承载能力的原因分析

沈琴 卢强 李军利 刘钢

沈琴, 卢强, 李军利, 刘钢. 制造缺陷影响碳纤维铝蜂窝夹层结构承载能力的原因分析[J]. 上海工程技术大学学报, 2024, 38(4): 400-405. doi: 10.12299/jsues.23-0229
引用本文: 沈琴, 卢强, 李军利, 刘钢. 制造缺陷影响碳纤维铝蜂窝夹层结构承载能力的原因分析[J]. 上海工程技术大学学报, 2024, 38(4): 400-405. doi: 10.12299/jsues.23-0229
SHEN Qin, LU Qiang, LI Junli, LIU Gang. Analysis of impact of manufacturing defects on bearing capacity of carbon fiber aluminum honeycomb sandwich structures[J]. Journal of Shanghai University of Engineering Science, 2024, 38(4): 400-405. doi: 10.12299/jsues.23-0229
Citation: SHEN Qin, LU Qiang, LI Junli, LIU Gang. Analysis of impact of manufacturing defects on bearing capacity of carbon fiber aluminum honeycomb sandwich structures[J]. Journal of Shanghai University of Engineering Science, 2024, 38(4): 400-405. doi: 10.12299/jsues.23-0229

制造缺陷影响碳纤维铝蜂窝夹层结构承载能力的原因分析

doi: 10.12299/jsues.23-0229
基金项目: 国家自然科学基金青年科学基金资助(52201128)
详细信息
    作者简介:

    沈琴:沈 琴(1992 − ),女,副教授,博士,研究方向为夹层结构复合材料。E-mail:shenqin_9002@163.com

  • 中图分类号: TB332

Analysis of impact of manufacturing defects on bearing capacity of carbon fiber aluminum honeycomb sandwich structures

  • 摘要: 为研究制造缺陷对碳纤维铝蜂窝夹层结构承载性能影响的原因,对胶接碳纤维铝蜂窝夹层结构进行准静态下的平压试验和三点弯曲试验,分析同批相同结构、尺寸下夹层结构的不同脱胶失效形式。得到夹层结构的峰值载荷与平均载荷的变化趋势,与Abaqus CAE软件仿真的不脱胶试样的载荷位移曲线对比,研究承载能力的变化。结果表明,含有制造缺陷的夹层结构会产生不同形式的脱胶,且其承载能力低于不脱胶试样。研究结果可为碳纤维铝蜂窝夹层结构的加工工艺改进提供依据,对拓宽其应用领域有重要意义。
  • 图  1  碳纤维铝蜂窝夹层结构切割方案

    Figure  1.  Carbon fiber aluminum honeycomb sandwich structure cutting solution

    图  2  电子万能材料试验机及夹具

    Figure  2.  Electronic universal material testing machine and fixture

    图  3  三点弯曲试验示意图

    Figure  3.  Schematic diagram of three-point bending experiment

    图  4  试验有限元仿真模型

    Figure  4.  Experimental finite element simulation model

    图  5  试验与模拟仿真的一致性检验

    Figure  5.  Consistency verification between experiments and simulation

    图  6  平压试验试样的最终变形图

    Figure  6.  Final deformation of flat compression test specimen

    图  7  胶接试样平压试验载荷位移曲线

    Figure  7.  Load displacement curves of glued specimens in flat compression test

    图  8  三点弯曲试验试样的最终变形图

    Figure  8.  Final deformation of three-point bending test specimen

    图  9  胶接试样三点弯曲试验载荷位移曲线

    Figure  9.  Load displacement curves of glued specimens in three-point bending test

    表  1  碳纤维单向预浸料参数

    Table  1.   Carbon fiber unidirectional prepreg parameters

    纤维密度/(kg·m−3)树脂质量百分比/%厚度/mm
    290310.2
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    表  2  T300/7901材料属性

    Table  2.   Material properties of T300/7901

    符号 符号
    E1/MPa 125000 Xc/MPa 1000
    E2,E3/MPa 11300 Yt/MPa 80
    G12,G13/MPa 5430 Yc/MPa 280
    G23/MPa 3979 Zt/MPa 100
    V12,V13 0.3 S12,S13/MPa 120
    V23 0.42 S23/MPa 120
    Xt/MPa 2000
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    表  3  BHC3003铝合金材料性能

    Table  3.   Material properties of BHC3003 aluminum alloy

    密度/(kg·m−3) 杨氏模量/GPa 泊松比 屈服强度/MPa
    2680 69 0.3 116
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  • 收稿日期:  2023-11-16
  • 刊出日期:  2024-12-31

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