Z-pins增强碳纤维/树脂基复合材料黏结结构强度分析

发布时间：2024-03-16 06:55

　　碳纤维/树脂基复合材料层合板具有高比模量、高比强度等优异的特性,其广泛使用于飞机蒙皮、耐压储罐、运动器械等领域。复合材料连接结构,包括复合材料元件之间和复合材料—金属元件之间的连接,在复合材料结构设计中占有重要的地位。大量事实表明,设计合理的连接设计,不但能够满足使用要求、减轻结构重量,而且可以延长结构的使用寿命。否则,可能首先在连接处产生破坏,甚至造成重大事故。因此,对复合材料黏结结构进行强度分析具有十分重要的工程意义。本文通过拉伸试验和有限元分析两种方法,对碳纤维/树脂基复合材料层合板进行了破坏机理的分析。首先通过拉伸试验,测得层合板在单向拉伸作用下的荷载—位移曲线,并对试件断口形貌进行了分析。然后建立有限元模型,使用Hashin失效准则和刚度退化模型来判断材料是否失效和失效后的材料特性。试验和有限元分析表明,碳纤维/树脂基复合材料层合板的失效模式主要是纤维拉伸失效、基体拉伸失效以及拉伸分层失效。通过拉伸试验研究了Z-pins增强碳纤维/树脂基复合材料黏结结构在单向拉伸作用下的剪切强度。试验结果表明:(1)植入Z-pins会提升黏结结构的强度;(2)在一定条件下,增加体积分数由于会...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.2T型接头在拉伸荷载下的裂纹扩展过程

图1.2T型接头在拉伸荷载下的裂纹扩展过程D.D.RCartié[26]的研究表明，Z-pins增强碳纤维树脂基复合材料层合板合型开裂作用下的失效过程是一个复杂的组合过程。其中有基体的开裂和纤维的断裂以及Z-pins的拔出等过程。L.WByrd[27]和EGr....

图2.3不计荷载偏心影响的单面胶接搭接头剪应力和内力分布示意图

(c)T1分布(d)T2分布图2.3不计荷载偏心影响的单面胶接搭接头剪应力和内力分布示意图2.2.2考虑荷载偏心影响的弹性内力

图3.2试件LS-3-1（上）和试件LS-3-2（下）

图3.2试件LS-3-1（上）和试件LS-3-2（下）

图3.3试件LS-4-1（上）和LS-4-2（下）

图3.3试件LS-4-1（上）和LS-4-2（下）.2试验过程拉伸试验在西安建筑科技大学力学试验室的CSS-88100万能试验机上进试验机最大加载荷载为100kN。试验设计以《ASTMD3039/D3039M高分子

本文编号：3929279