CFRP孔冷擠壓仿真與試驗(yàn)研究.pdf

1、碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料因其比強(qiáng)度高、比剛度高、質(zhì)量輕以及抗疲勞性能好的優(yōu)異特性,在航空航天領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。機(jī)械連接是碳纖維復(fù)合材料構(gòu)件裝配連接的主要方式,而復(fù)合材料構(gòu)件上的緊固件孔破壞了構(gòu)件的整體性,是結(jié)構(gòu)零件上應(yīng)力集中和薄弱環(huán)節(jié),造成了碳纖維復(fù)合材料構(gòu)件抗疲勞性能降低,直接影響了飛機(jī)耐久性設(shè)計(jì)。因此改善構(gòu)件的抗疲勞性能,提高裝配連接的壽命,關(guān)鍵是對(duì)復(fù)合材料孔采取合理的措施提高其結(jié)構(gòu)可靠性。本文在金屬材料孔的抗疲勞強(qiáng)化方法研究的基礎(chǔ)上

2、,結(jié)合復(fù)合材料裝配連接特點(diǎn),提出了針對(duì)碳纖維復(fù)合材料孔的襯套冷擠壓方法,并通過冷擠壓試驗(yàn)和有限元仿真研究了該工藝方法的效果。
　　本文主要研究內(nèi)容包括:
　　(1)提出了碳纖維復(fù)合材料孔的襯套冷擠壓方法,該方法將襯套經(jīng)過冷擠壓的作用后裝配在碳纖維復(fù)合材料孔內(nèi),來達(dá)到提高裝配連接壽命的目的。同時(shí)在金屬材料孔的冷擠壓強(qiáng)化工藝研究的基礎(chǔ)上,搭建了適合碳纖維復(fù)合材料孔的襯套冷擠壓試驗(yàn)平臺(tái),通過冷擠壓試驗(yàn)研究了擠壓力的變化規(guī)律、擠壓質(zhì)

3、量狀況和擠壓后的疲勞壽命,證實(shí)了該方法的可行性。
　　(2)建立了碳纖維復(fù)合材料孔的襯套冷擠壓有限元分析模型,模型包括擠壓棒、襯套和碳纖維復(fù)合材料試樣。模型在研究復(fù)合材料層合板累積損傷模型的基礎(chǔ)上,通過編寫用戶子程序設(shè)計(jì)碳纖維復(fù)合材料孔的襯套冷擠壓分析計(jì)算流程,進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算,并驗(yàn)證了模型的正確性。
　　(3)研究了不同工藝參數(shù)下碳纖維復(fù)合材料孔的襯套冷擠壓有限元計(jì)算結(jié)果,主要分析擠壓過程中孔邊單元位移變化規(guī)律、擠壓力變化規(guī)