复合材料夹芯结构褶皱增强理论和有限元方法

作者：张森林; 吴振^*; 任晓辉

来源：复合材料学报, 2023, 40(08): 4840-4848.

DOI：10.13801/j.cnki.fhclxb.20221110.002

• 复合材料
• 夹芯结构
• 增强型高阶理论
• 褶皱
• 梁单元

复合材料软核夹芯结构承受面内载荷，面板可能出现褶皱。一旦面板出现褶皱，夹芯结构将失去承载能力。因此，需要发展准确的理论模型预测软核夹芯结构褶皱行为。夹芯结构褶皱是典型三维(3D)问题，鲜有高阶模型能准确预测此类问题。为此，提出考虑局部形变和三维效应的增强型高阶模型。基于此理论，推导了梁单元公式，并分析了不同边界条件复合材料夹芯结构的起皱行为。通过与准三维弹性解和三维有限元解对比，提出方法的准确性得到验证。为了提高夹芯结构抗起皱能力，尝试使用复合材料面板代替金属面板。数值分析结果表明，发展的增强型高阶模型可以准确分析复合材料夹芯结构褶皱行为，并且使用复合材料面板可有效提升夹芯结构抗起皱能力。

• 单位
  西安航空学院; 西北工业大学