復(fù)合材料-金屬毛化接頭的失效預(yù)測(cè)模型.pdf

1、金屬結(jié)構(gòu)件與復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件的連接是航空工程中應(yīng)用比較廣泛的典型結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，常用的連接形式包括膠接、機(jī)械連接、混合連接等。本文針對(duì)復(fù)合材料與金屬連接的一種新型連接形式——毛化接頭，主要進(jìn)行了以下幾方面的研究工作：
　　1．根據(jù)毛化接頭毛刺呈周期性分布的特點(diǎn)，建立了接頭在拉伸載荷作用下的失效模式與破壞載荷的宏-細(xì)觀預(yù)測(cè)模型，并驗(yàn)證該方法的適用性。
　　2．介紹了代表性體積元(RVE)的概念，根據(jù)毛刺的分布選擇合適的代表性體積元，建

2、立毛刺層單胞模型，施加周期性邊界條件，通過(guò)有限元分析得到毛刺層的平均剛度參數(shù)。
　　3．基于累積損傷理論預(yù)測(cè)毛刺層的單胞強(qiáng)度，分析毛刺層的失效機(jī)理。本文中復(fù)合材料的破壞以三維Hashin失效準(zhǔn)則作為判據(jù)，并采用剛度退化模型來(lái)模擬復(fù)合材料性能的退化，金屬毛刺采用馮·米塞斯屈服準(zhǔn)則及剪切損傷失效模型。由于不同鋪層角度的纖維在毛刺周圍纏繞的具體情況很復(fù)雜，毛刺與復(fù)合材料界面的性質(zhì)很難確定，且試驗(yàn)結(jié)果表明，金屬毛刺與復(fù)合材料之間的界面失效

3、并不是毛化接頭的主要失效模式，復(fù)合材料本身的破壞占主導(dǎo)地位，所以本文在進(jìn)行細(xì)觀力學(xué)分析時(shí)，暫未考慮金屬和復(fù)合材料之間的界面失效，認(rèn)為其為理想界面。
　　4．將毛刺層的等效材料參數(shù)賦予接頭整體模型，預(yù)測(cè)接頭的抗拉強(qiáng)度及失效模式，有限元預(yù)測(cè)結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果基本吻合。分析結(jié)果表明，毛化接頭的承載能力和失效模式與毛刺的密度高度、搭接面積等因素密切相關(guān)，通過(guò)參數(shù)設(shè)計(jì)可獲得較高的承載能力。
　　5．將宏-細(xì)觀預(yù)測(cè)方法用于毛化-螺栓混合連接