CFRP孔冷擠壓仿真與試驗研究.pdf

1、碳纖維增強復合材料因其比強度高、比剛度高、質量輕以及抗疲勞性能好的優(yōu)異特性,在航空航天領域得到了廣泛的應用。機械連接是碳纖維復合材料構件裝配連接的主要方式,而復合材料構件上的緊固件孔破壞了構件的整體性,是結構零件上應力集中和薄弱環(huán)節(jié),造成了碳纖維復合材料構件抗疲勞性能降低,直接影響了飛機耐久性設計。因此改善構件的抗疲勞性能,提高裝配連接的壽命,關鍵是對復合材料孔采取合理的措施提高其結構可靠性。本文在金屬材料孔的抗疲勞強化方法研究的基礎上

2、,結合復合材料裝配連接特點,提出了針對碳纖維復合材料孔的襯套冷擠壓方法,并通過冷擠壓試驗和有限元仿真研究了該工藝方法的效果。
　　本文主要研究內容包括:
　　(1)提出了碳纖維復合材料孔的襯套冷擠壓方法,該方法將襯套經過冷擠壓的作用后裝配在碳纖維復合材料孔內,來達到提高裝配連接壽命的目的。同時在金屬材料孔的冷擠壓強化工藝研究的基礎上,搭建了適合碳纖維復合材料孔的襯套冷擠壓試驗平臺,通過冷擠壓試驗研究了擠壓力的變化規(guī)律、擠壓質

3、量狀況和擠壓后的疲勞壽命,證實了該方法的可行性。
　　(2)建立了碳纖維復合材料孔的襯套冷擠壓有限元分析模型,模型包括擠壓棒、襯套和碳纖維復合材料試樣。模型在研究復合材料層合板累積損傷模型的基礎上,通過編寫用戶子程序設計碳纖維復合材料孔的襯套冷擠壓分析計算流程,進行了數值計算,并驗證了模型的正確性。
　　(3)研究了不同工藝參數下碳纖維復合材料孔的襯套冷擠壓有限元計算結果,主要分析擠壓過程中孔邊單元位移變化規(guī)律、擠壓力變化規(guī)