連接孔垂直度誤差對復(fù)合材料連接性能的影響.pdf

1、碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料因其高比強(qiáng)度、高比剛度、耐腐蝕性、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)等特點(diǎn)，在汽車制造業(yè)、建筑業(yè)、國防軍工、航空航天等領(lǐng)域中逐漸得到更多的使用。但本身具有強(qiáng)烈的各向異性、組織分散性等特點(diǎn)，在制孔過程中易產(chǎn)生兩類缺陷:一類是與加工金屬材料相同的形位誤差，即垂直度誤差、圓度誤差、表面粗糙度等;另一類是碳纖維復(fù)合材料特有的加工缺陷，如毛刺、撕裂、分層、孔壁微裂紋等。這些誤差和缺陷對于復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、損傷容限以及疲勞壽命都可能造成

2、重要影響。國內(nèi)外學(xué)者對于連接孔缺陷對復(fù)合材料機(jī)械連接的性能影響方面已經(jīng)開展了諸多研究，然而針對連接孔垂直度誤差對復(fù)合材料機(jī)械連接的性能影響方面缺少相關(guān)的理論解析、數(shù)值模擬及試驗(yàn)研究。
　　針對上述問題，結(jié)合國家973計(jì)劃課題相關(guān)研究內(nèi)容，開展了連接孔垂直度誤差對碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料螺栓連接力學(xué)性能的影響的理論研究，以期為大型航空碳纖維復(fù)合材料構(gòu)件連接孔加工垂直度誤差對性能影響評價(jià)提供理論參考。本文主要研究工作和取得的成果如

3、下:
　　(1)基于三維Hashin類失效準(zhǔn)則和漸進(jìn)損傷理論提出了一種描述材料損傷的剛度折減方案。利用UMAT用戶子程序?qū)μ祭w維復(fù)合材料板開孔拉伸進(jìn)行數(shù)值分析，將數(shù)值計(jì)算結(jié)果與碳纖維復(fù)合材料板開孔拉伸試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比分析，結(jié)果表明數(shù)值分析對極限載荷的預(yù)測和失效過程的預(yù)測結(jié)果與對應(yīng)的試驗(yàn)結(jié)果吻合，驗(yàn)證了數(shù)值分析方法的可靠性。
　　(2)通過單搭接單剪試驗(yàn)和有限元分析方法，獲得了慮及孔垂直度誤差碳纖維復(fù)合材料單釘螺接結(jié)構(gòu)在拉伸載