碳纖維復(fù)合材料及其疊層連接結(jié)構(gòu)孔擠壓強化技術(shù)研究.pdf

1、輕量化和耐久性已成為現(xiàn)代飛機結(jié)構(gòu)所追求的重要設(shè)計目標(biāo)，為此，具有優(yōu)良力學(xué)性能的碳纖維增強樹脂基復(fù)合材料在飛機結(jié)構(gòu)中得到廣泛應(yīng)用，在保證承載性能的同時，有效降低機體重量。在飛機結(jié)構(gòu)中，機械連接仍然是復(fù)合材料及其疊層結(jié)構(gòu)件的主要連接形式，然而，連接孔的存在造成了結(jié)構(gòu)件的應(yīng)力集中，零件的孔邊疲勞破壞是飛機結(jié)構(gòu)的主要失效形式。針對飛機連接結(jié)構(gòu)件的低疲勞壽命問題，本文開展碳纖維增強復(fù)合材料及其疊層結(jié)構(gòu)孔擠壓強化技術(shù)研究，完成的主要研究工作包括：<

2、br>　?。?）針對帶中心孔和端孔兩種典型飛機結(jié)構(gòu)件孔邊應(yīng)力集中問題，介紹了應(yīng)力集中系數(shù)的計算方法，確立了復(fù)合材料無縫襯套和鈦合金開縫襯套孔擠壓強化工藝方法及其系統(tǒng)硬件的技術(shù)要求和評定指標(biāo)，構(gòu)建了孔擠壓三維有限元仿真模型，探明了孔擠壓對兩種典型結(jié)構(gòu)件孔的應(yīng)力集中影響機制，提出了孔擠壓工藝對提高復(fù)合材料及其疊層連接結(jié)構(gòu)疲勞壽命具有突出的潛力。
　　（2）搭建了復(fù)合材料無縫襯套孔擠壓試驗裝置，研制了適用于碳纖維復(fù)合材料孔擠壓強化的鈦合

3、金無縫襯套，探明了擠壓量對襯套擠壓變形和復(fù)材孔邊應(yīng)力分布的影響規(guī)律，優(yōu)化了襯套幾何尺寸和擠壓量。開展了復(fù)材孔擠壓工藝試驗，對復(fù)合材料鈦合金襯套孔擠壓質(zhì)量進行了評價。通過孔擠壓強化和疲勞試驗，探明了孔擠壓工藝對復(fù)材板疲勞增益效果。
　?。?）開展了TC4鈦合金開縫襯套孔擠壓試驗，分析了擠后孔壁表面完整性，得出了擠后孔邊殘余應(yīng)力分布規(guī)律和受載構(gòu)件孔邊應(yīng)力分布規(guī)律，完成了不同擠壓量下的TC4鈦合金疲勞試驗，揭示了擠壓量對鈦合金開孔構(gòu)件疲