復(fù)合材料T型接頭界面增強設(shè)計方法研究.pdf

1、T型接頭是一種應(yīng)用于現(xiàn)代飛機結(jié)構(gòu)的整體化復(fù)合材料典型結(jié)構(gòu)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(shù)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(fù)合材料T型接頭性能的影響，主要內(nèi)容如下：
　　1.介紹了基于內(nèi)聚力模型的粘聚接觸模擬方法，分別采用二次的名義應(yīng)力強度準則來預(yù)測接觸面脫膠的起始，采用混合型能量釋放率準則來預(yù)測界面脫膠的擴展。

2、介紹了基于細觀力學(xué)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(fù)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(xué)方法相結(jié)合的非線性彈簧元模擬 Z-pin的增強效果。分析結(jié)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(chǔ)上建立了拉脫載荷下復(fù)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(jié)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(cè)彎載荷下復(fù)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(fù)合材料T型接頭在側(cè)彎載荷下受壓側(cè)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(fù)合材料T型接頭側(cè)彎承載能力的結(jié)論。
　　4.采用二維模型進行了