Z-pin增強(qiáng)帽型加筋壁板連接機(jī)理與力學(xué)性能研究.pdf

1、本文以某新型高教機(jī)帽型加筋壁板Z-pi n三維增強(qiáng)為應(yīng)用背景，開展了Z-pi n增強(qiáng)帽型加筋壁板結(jié)構(gòu)的成型工藝、增強(qiáng)機(jī)理和力學(xué)性能研究。提出了 Z-pi n增強(qiáng)帽型加筋壁板結(jié)構(gòu)的成型工藝方案，成功制備出 Z-pin增強(qiáng)帽型加筋壁板試樣，并對其進(jìn)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(qiáng)機(jī)理，獲得了不同參數(shù)對其性能的影響規(guī)律，為Z-pin增強(qiáng)在航空航天領(lǐng)域加筋壁板上的實際應(yīng)用奠定了基

2、礎(chǔ)。
　?。?）采用金屬-硅橡膠軟模制備 Z-pin增強(qiáng)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(jù)此參數(shù)設(shè)計了相應(yīng)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(jié)合性能及Z-pin的剪切性能；通過對Z-pi n植入工藝進(jìn)行改進(jìn)，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(qiáng)帽型加筋壁板的熱膨脹-熱

3、壓機(jī)混合固化工藝，成功制備出高質(zhì)量的Z-pi n增強(qiáng)帽型加筋壁板試樣。
　?。?）開展了 Z-pin增強(qiáng)帽型加筋壁板接頭的面外拉伸性能研究。研究結(jié)果表明：Z-pin對帽型加筋壁板筋條與蒙皮界面拉脫強(qiáng)度有顯著增強(qiáng)作用；隨著Z-pin體積分?jǐn)?shù)的增加，Z-pin增強(qiáng)試樣的拉脫強(qiáng)度呈先升高后降低趨勢，相比于不含Z-pin增強(qiáng)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(qiáng)度的影響不顯著；隨著加載跨距的增加，Z-pi n

4、增強(qiáng)帽型接頭的拉脫強(qiáng)度呈降低趨勢， Z-pi n的主要失效模式由拔脫失效轉(zhuǎn)為剪切失效；除缺陷位于R角內(nèi)部外，含預(yù)制缺陷的Z-pi n增強(qiáng)帽型接頭試樣的拉脫強(qiáng)度均高于不含Z-pi n增強(qiáng)試樣。
　?。?）開展了Z-pin增強(qiáng)帽型加筋壁板試樣的彎曲性能研究。研究結(jié)果表明：隨著Z-pin體積分?jǐn)?shù)的增加，Z-pin增強(qiáng)帽型加筋壁板的彎曲性能提高，經(jīng)理論分析得到當(dāng)Z-pin體積分?jǐn)?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(dāng)Z-pin增強(qiáng)區(qū)長度為總長度的48%時，Z-pin增強(qiáng)帽型加筋壁板的彎曲峰值力與全部植入Z-pin時基本相當(dāng)。
　?。?）開展了Z-pin增強(qiáng)帽型加筋壁板沖擊性能研究，結(jié)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(qiáng)機(jī)理。結(jié)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(qiáng)度；隨著Z-pi n體積分?jǐn)?shù)的增加，沖擊后試樣的分層面積減小、剩余拉脫強(qiáng)