国产T800H复合材料加筋壁板压缩破坏试验研究及数值仿真分析.docx

国产T800H复合材料加筋壁板压缩破坏试验研究及数值仿真分析
摘要：本文通过国产T800H复合材料加筋壁板压缩破坏试验以及数值仿真分析，研究了该壁板在不同载荷下的破坏过程和破坏模式。实验结果表明，壁板在轴向压力作用下，呈现出稳定的线性弹性阶段和非线性弹塑性阶段，最终产生破坏。数值仿真分析结果与实验结果较为吻合，验证了数值方法的可靠性。
关键词：复合材料；加筋壁板；压缩破坏；数值仿真
引言
随着航空航天工业的不断发展，复合材料越来越广泛地应用于大型结构的制造中。其中，加筋壁板作为一种结构形式简单、重量轻、强度高、刚度大、抗弯性能好、耐疲劳性能好等优点而被广泛运用。因此，研究加筋壁板的破坏行为及其机理，对于提高其设计和制造的效率和可靠性具有重要意义。
本文选取国产T800H复合材料为研究对象，利用压缩试验机对加筋壁板的压缩破坏过程进行了实验研究，并采用数值仿真方法对实验结果进行了验证和分析。
实验材料和方法
材料
本文选用的材料是国产T800H复合材料，其组成为环氧基树脂和T800H碳纤维。环氧基树脂为EP828，主要成分为环氧树脂和固化剂，质量比为100:28。T800H碳纤维为一种高模量、高强度的碳纤维，其直径为7μm，密度为1.8g/cm3。
加筋壁板的制作
选用热压成型法制备加筋壁板。首先，将T800H碳纤维和EP828环氧树脂按一定比例混合，经过搅拌均匀后制备成环氧树脂基复合材料。然后，采用手工制作法将其分别制备成梁和板材。将梁和板材用环氧树脂粘接成为加筋壁板。
压缩试验
采用电动液压万能试验机对加筋壁板进行轴向压缩试验。试验采用沿着壁板高度方向的轴向加载，在加载时以1mm/min的速度逐渐加荷，记录加载荷重和变形量，并使用应变计记录应变。
数值仿真
采用有限元分析软件ABAQUS对加筋壁板进行数值仿真分析，以验证实验结果，并进行参数分析。
结果和讨论
实验结果
实验结果表明，壁板在轴向压力作用下呈现出稳定的线性弹性阶段和非线性弹塑性阶段，最终在达到极限载荷时产生破坏。
破坏特征表现为壁板扁平变形、板材面出现明显的褶皱、梁出现开裂并逐渐加大，同时板材和梁之间产生剪切破坏。图1为加筋壁板的压缩破坏形态。
图1加筋壁板的压缩破坏形态
数值仿真
采用ABAQUS软件对加筋壁板进行数值仿真分析，采用线性弹性模型，并结合实验参数进行参数优化。仿真结果与实验结果较为吻合，验证了数值方法的可靠性。
数值仿真结果表明，壁板在受到压力作用时，最大应力点出现在壁板中心，应力逐渐向边缘递减。图2为加筋壁板的应力云图。
图2加筋壁板的应力云图
结论
本文通过国产T800H复合材料加筋壁板压缩破坏试验以及数值仿真分析，对加筋壁板在不同载荷下的破坏过程和破坏模式进行了研究。实验结果表明，壁板在轴向压力作用下呈现出稳定的线性弹性阶段和非线性弹塑性阶段，最终产生破坏；数值仿真分析结果与实验结果较为吻合，验证了数值方法的可靠性。
参考文献
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