碳纖維復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)所追求的重要設計目標，為此，具有優(yōu)良力學性能的碳纖維增強樹脂基復合材料在飛機結(jié)構(gòu)中得到廣泛應用，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>　　（1）針對帶中心孔和端孔兩種典型飛機結(jié)構(gòu)件孔邊應力集中問題，介紹了應力集中系數(shù)的計算方法，確立了復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，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)件孔的應力集中影響機制，提出了孔擠壓工藝對提高復合材料及其疊層連接結(jié)構(gòu)疲勞壽命具有突出的潛力。
　?。?）搭建了復合材料無縫襯套孔擠壓試驗裝置，研制了適用于碳纖維復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材孔邊應力分布的影響規(guī)律，優(yōu)化了襯套幾何尺寸和擠壓量。開展了復材孔擠壓工藝試驗，對復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材板疲勞增益效果。
　　（3）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力分布規(guī)律和受載構(gòu)件孔邊應力分布規(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