復合材料T型接頭界面增強設計方法研究.pdf

1、T型接頭是一種應用于現(xiàn)代飛機結構的整體化復合材料典型結構形式。蒙皮與緣條之間界面的脫膠是T型接頭的典型失效模式。通過Z-pin增強技術能夠顯著提高蒙皮與緣條的界面性能。本文采用商業(yè)有限元軟件ABAQUS建立Z-pin增強模型，研究Z-pin對復合材料T型接頭性能的影響，主要內容如下：
　　1.介紹了基于內聚力模型的粘聚接觸模擬方法，分別采用二次的名義應力強度準則來預測接觸面脫膠的起始，采用混合型能量釋放率準則來預測界面脫膠的擴展。

2、介紹了基于細觀力學的Z-pin橋聯(lián)律計算方法，通過與試驗數(shù)據(jù)的比較，確定該方法計算Z-pin張開型橋聯(lián)律與剪切型橋聯(lián)律的準確性。
　　2.建立拉脫載荷下復合材料T型接頭的三維有限元模型，通過定義粘聚接觸來模擬界面的脫膠，采用與細觀力學方法相結合的非線性彈簧元模擬 Z-pin的增強效果。分析結果與試驗吻合較好，驗證了粘聚接觸模擬界面破壞及非線性彈簧模擬 Z-pin增強機制的可靠性。在此基礎上建立了拉脫載荷下復合材料T型接頭的二維有限

3、元模型，界面及Z-pin的模擬方法與三維模型相同。二維的分析結果與試驗吻合較好，從而為Z-pin增強的參數(shù)化分析作準備。
　　3.建立側彎載荷下復合材料 T型接頭的三維有限元模型，通過 Ufield子程序加入三維Hashin失效判據(jù)，建立剛度退化模型。研究了復合材料T型接頭在側彎載荷下受壓側緣條材料的損傷對其承載能力降低的影響，得到緣條區(qū)的Z-pin增強較難提高復合材料T型接頭側彎承載能力的結論。
　　4.采用二維模型進行了