Z-pin增強帽型加筋壁板連接機理與力學性能研究.pdf

1、本文以某新型高教機帽型加筋壁板Z-pi n三維增強為應用背景，開展了Z-pi n增強帽型加筋壁板結構的成型工藝、增強機理和力學性能研究。提出了 Z-pi n增強帽型加筋壁板結構的成型工藝方案，成功制備出 Z-pin增強帽型加筋壁板試樣，并對其進行了拉伸性能、彎曲性能及沖擊性能測試分析，探究了 Z-pin對帽型加筋壁板筋條與蒙皮界面連接的增強機理，獲得了不同參數(shù)對其性能的影響規(guī)律，為Z-pin增強在航空航天領域加筋壁板上的實際應用奠定了基

2、礎。
　?。?）采用金屬-硅橡膠軟模制備 Z-pin增強帽型加筋壁板工藝方案，建立了硅橡膠膨脹壓力模型，分析得出最佳工藝間隙為0.4mm，并根據此參數(shù)設計了相應的金屬陰模及橡膠芯模；通過單pin拔出橋率和凸臺剪切試驗，研究了Z-pin與基體結合性能及Z-pin的剪切性能；通過對Z-pi n植入工藝進行改進，提出了一種精確控制Z-pi n植入角度、植入深度的Z-pi n植入工藝方法；探索出適于Z-pi n增強帽型加筋壁板的熱膨脹-熱

3、壓機混合固化工藝，成功制備出高質量的Z-pi n增強帽型加筋壁板試樣。
　?。?）開展了 Z-pin增強帽型加筋壁板接頭的面外拉伸性能研究。研究結果表明：Z-pin對帽型加筋壁板筋條與蒙皮界面拉脫強度有顯著增強作用；隨著Z-pin體積分數(shù)的增加，Z-pin增強試樣的拉脫強度呈先升高后降低趨勢，相比于不含Z-pin增強試樣最高可提高31.15％；Z-pin植入直徑的變化對帽型接頭拉脫強度的影響不顯著；隨著加載跨距的增加，Z-pi n

4、增強帽型接頭的拉脫強度呈降低趨勢， Z-pi n的主要失效模式由拔脫失效轉為剪切失效；除缺陷位于R角內部外，含預制缺陷的Z-pi n增強帽型接頭試樣的拉脫強度均高于不含Z-pi n增強試樣。
　?。?）開展了Z-pin增強帽型加筋壁板試樣的彎曲性能研究。研究結果表明：隨著Z-pin體積分數(shù)的增加，Z-pin增強帽型加筋壁板的彎曲性能提高，經理論分析得到當Z-pin體積分數(shù)為2.6%時，試樣彎曲性能最好；Z-pin植入直徑的變化對帽

5、型加筋壁板的彎曲峰值力影響不明顯；當Z-pin增強區(qū)長度為總長度的48%時，Z-pin增強帽型加筋壁板的彎曲峰值力與全部植入Z-pin時基本相當。
　?。?）開展了Z-pin增強帽型加筋壁板沖擊性能研究，結合超聲C掃描檢測方法及沖擊后拉伸試驗研究了Z-pi n對帽型加筋壁板低速沖擊的增強機理。結果表明，Z-pi n能明顯提高帽型加筋壁板的抗沖擊性能及剩余拉脫強度；隨著Z-pi n體積分數(shù)的增加，沖擊后試樣的分層面積減小、剩余拉脫強