碳纤维/环氧树脂复合材料-金属连接结构面外拉伸失效机制  被引量:1

Out-of-plane tensile failure mechanism of carbon fiber/epoxy composite-metal connection structure

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作  者:余章杰 张琪[1] 蔡登安[1] 戴征征 周光明[1] YU Zhangjie;ZHANG Qi;CAI Dengan;DAI Zhengzheng;ZHOU Guangming(State Key Laboratory of Mechanics and Control of Mechanical Structures,Nanjing University of Aeronautics and Astronautics,Nanjing 210016,China)

机构地区:[1]南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室,南京210016

出  处:《复合材料科学与工程》2023年第7期5-12,共8页Composites Science and Engineering

基  金:国家自然科学基金(52005256);江苏省基础研究计划(自然科学基金)资助项目(BK20190394);中央高校基本科研业务费专项资金资助(NS2019001);江苏高校优势学科建设工程资助项目(PAPD)。

摘  要:采用试验与数值模拟相结合的方式对复合材料-金属连接结构的面外拉伸失效机制进行了研究,探究了铝合金下垫块尺寸变化对结构承载能力及失效机制的影响。研究发现:增大铝合金下垫块与复合材料层合板的接触面积能够提高结构的承载能力;无倒角处理的铝合金下垫块会对层合板产生明显的剪切作用,引发层合板分层,致使结构过早发生破坏;在铝合金下垫块增设倒角可避免层合板发生分层,并提高结构的承载能力。结合本构方程、改进的三维Hashin准则及刚度退化方法,建立了复合材料-金属连接结构的渐进损伤模型,得到了结构的预测失效载荷及破坏形式,所得结果与试验结果一致。A combination of experiment and numerical simulation was used to study the out-of-plane tensile failure mechanism of the composite-metal connection structure,and the influence of different sizes of aluminum alloy lower block on the bearing capacity and failure mechanism was explored.The study found that increasing the contact area between the aluminum alloy lower block and the composite laminate can improve the bearing capacity.Aluminum alloy lower block without chamfering can significantly shear the laminate,causing the laminate to delaminate and leading to premature failure.The addition of chamfers to the aluminum alloy lower block avoids delamination of the laminate and increases the bearing capacity.Based on the constitutive equation,modified three-dimensional Hashin criterion and stiffness degradation method,a progressive damage model of the composite-metal connection structure was established.The predicted failure load and failure mode of the structure are obtained,which are consistent with the test results.

关 键 词:复合材料 金属连接结构 面外载荷 有限元分析 失效机制 

分 类 号:TB332[一般工业技术—材料科学与工程]

 

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