Z-pins增強(qiáng)碳纖維-樹脂基復(fù)合材料黏結(jié)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析.pdf

1、碳纖維/樹脂基復(fù)合材料層合板具有高比模量、高比強(qiáng)度等優(yōu)異的特性，其廣泛使用于飛機(jī)蒙皮、耐壓儲(chǔ)罐、運(yùn)動(dòng)器械等領(lǐng)域。復(fù)合材料連接結(jié)構(gòu)，包括復(fù)合材料元件之間和復(fù)合材料—金屬元件之間的連接，在復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中占有重要的地位。大量事實(shí)表明，設(shè)計(jì)合理的連接設(shè)計(jì)，不但能夠滿足使用要求、減輕結(jié)構(gòu)重量，而且可以延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的使用壽命。否則，可能首先在連接處產(chǎn)生破壞，甚至造成重大事故。因此，對(duì)復(fù)合材料黏結(jié)結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度分析具有十分重要的工程意義。
　　本

2、文通過(guò)拉伸試驗(yàn)和有限元分析兩種方法，對(duì)碳纖維/樹脂基復(fù)合材料層合板進(jìn)行了破壞機(jī)理的分析。首先通過(guò)拉伸試驗(yàn)，測(cè)得層合板在單向拉伸作用下的荷載—位移曲線，并對(duì)試件斷口形貌進(jìn)行了分析。然后建立有限元模型，使用 Hashin失效準(zhǔn)則和剛度退化模型來(lái)判斷材料是否失效和失效后的材料特性。試驗(yàn)和有限元分析表明，碳纖維/樹脂基復(fù)合材料層合板的失效模式主要是纖維拉伸失效、基體拉伸失效以及拉伸分層失效。
　　通過(guò)拉伸試驗(yàn)研究了Z-pins增強(qiáng)碳纖維/

3、樹脂基復(fù)合材料黏結(jié)結(jié)構(gòu)在單向拉伸作用下的剪切強(qiáng)度。試驗(yàn)結(jié)果表明：(1)植入Z-pins會(huì)提升黏結(jié)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度；(2)在一定條件下，增加體積分?jǐn)?shù)由于會(huì)引入過(guò)多的損傷，從而降低黏結(jié)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度；(3)搭接長(zhǎng)度的增加會(huì)顯著提升黏結(jié)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。
　　使用有限元分析的方法，建立了三種有限元模型，使用內(nèi)聚力模型來(lái)模擬膠層脫膠的過(guò)程，計(jì)算了應(yīng)變能釋放率。分析結(jié)果表明：植入 Z-pins和增加搭接區(qū)域長(zhǎng)度，都會(huì)增加Z-pins增強(qiáng)碳纖維/樹脂基復(fù)合材