层合板干涉螺接分层损伤及其临界干涉量研究

作者：宋丹龙; 张开富; 钟衡; 李原

来源：航空学报, 2015, 1-12.

• CFRP
• 干涉配合
• 分层
• 有限元分析
• 内聚力单元
• 临界干涉量

复合材料层合板的干涉配合连接具有优越的性能,是飞机复合材料结构连接的发展趋势。然而,层合板在干涉连接过程中易出现分层损伤。针对以上问题,采用理论建模与有限元方法研究了碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)层合板干涉螺接过程分层损伤及其临界干涉量。首先,对CFRP层合板的干涉螺接工艺过程和分层损伤进行力学行为分析;然后,基于虚功原理,建立了各层界面的分层损伤临界轴向力计算模型,结合插钉力与干涉量间的关系,建立临界干涉量的预测模型,求得分层损伤的临界干涉量;最后,采用ABAQUS有限元软件对CFRP层合板干涉螺接过程进行数值模拟,应用内聚力单元建立层合板层间界面,模拟了CFRP层合板在不同干涉量时的分层损伤机理,并通过扫瞄电子显微镜实验观测了细观分层损伤。研究结果显示:干涉量是影响CFRP层合板分层损伤的主要工艺参数;层合板中越靠下边的层间界面,其不产生分层损伤的临界轴向力和临界干涉量越小,即越容易产生分层损伤。

• 单位
  西北工业大学; 成都飞机工业（集团）有限责任公司