碳纖維復(fù)合材料及其疊層連接結(jié)構(gòu)孔擠壓強(qiáng)化技術(shù)研究.pdf_第1頁(yè)
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1、輕量化和耐久性已成為現(xiàn)代飛機(jī)結(jié)構(gòu)所追求的重要設(shè)計(jì)目標(biāo),為此,具有優(yōu)良力學(xué)性能的碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料在飛機(jī)結(jié)構(gòu)中得到廣泛應(yīng)用,在保證承載性能的同時(shí),有效降低機(jī)體重量。在飛機(jī)結(jié)構(gòu)中,機(jī)械連接仍然是復(fù)合材料及其疊層結(jié)構(gòu)件的主要連接形式,然而,連接孔的存在造成了結(jié)構(gòu)件的應(yīng)力集中,零件的孔邊疲勞破壞是飛機(jī)結(jié)構(gòu)的主要失效形式。針對(duì)飛機(jī)連接結(jié)構(gòu)件的低疲勞壽命問題,本文開展碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料及其疊層結(jié)構(gòu)孔擠壓強(qiáng)化技術(shù)研究,完成的主要研究工作包括:<

2、br> ?。?)針對(duì)帶中心孔和端孔兩種典型飛機(jī)結(jié)構(gòu)件孔邊應(yīng)力集中問題,介紹了應(yīng)力集中系數(shù)的計(jì)算方法,確立了復(fù)合材料無縫襯套和鈦合金開縫襯套孔擠壓強(qiáng)化工藝方法及其系統(tǒng)硬件的技術(shù)要求和評(píng)定指標(biāo),構(gòu)建了孔擠壓三維有限元仿真模型,探明了孔擠壓對(duì)兩種典型結(jié)構(gòu)件孔的應(yīng)力集中影響機(jī)制,提出了孔擠壓工藝對(duì)提高復(fù)合材料及其疊層連接結(jié)構(gòu)疲勞壽命具有突出的潛力。
 ?。?)搭建了復(fù)合材料無縫襯套孔擠壓試驗(yàn)裝置,研制了適用于碳纖維復(fù)合材料孔擠壓強(qiáng)化的鈦合

3、金無縫襯套,探明了擠壓量對(duì)襯套擠壓變形和復(fù)材孔邊應(yīng)力分布的影響規(guī)律,優(yōu)化了襯套幾何尺寸和擠壓量。開展了復(fù)材孔擠壓工藝試驗(yàn),對(duì)復(fù)合材料鈦合金襯套孔擠壓質(zhì)量進(jìn)行了評(píng)價(jià)。通過孔擠壓強(qiáng)化和疲勞試驗(yàn),探明了孔擠壓工藝對(duì)復(fù)材板疲勞增益效果。
 ?。?)開展了TC4鈦合金開縫襯套孔擠壓試驗(yàn),分析了擠后孔壁表面完整性,得出了擠后孔邊殘余應(yīng)力分布規(guī)律和受載構(gòu)件孔邊應(yīng)力分布規(guī)律,完成了不同擠壓量下的TC4鈦合金疲勞試驗(yàn),揭示了擠壓量對(duì)鈦合金開孔構(gòu)件疲

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