基于VAT技術的復合材料開孔層合板膠接補強研究.pdf

1、纖維變角度牽引鋪縫技術（Variable Angle Tow Placement，VAT）通過控制纖維的取向實現(xiàn)單層內的纖維鋪放角度連續(xù)變化，制備變剛度復合材料，具有提高復合材料結構性能、降低重量、節(jié)省成本等優(yōu)點。目前，VAT技術已經成功應用于航空航天、交通運輸、化工機械、土木建筑等領域。本文通過對比實驗優(yōu)選出膠接補強用膠黏劑，在國內首次開展了基于VAT技術的復合材料開孔層合板膠接補強技術研究。研究了補強片的形式、補強方式、補強片厚度和

2、大小等因素對膠接補強性能的影響。建立有限元模型，對比分析了未補強和補強層合板的應力分布，對膠接補強層合板進行了漸進失效分析，進一步揭示了膠接補強的失效機理。本文的研究工作為復合材料的補強技術探索了新的路徑，對推進VAT技術在復合材料膠接補強領域的應用具有重要意義。
　　本研究主要內容包括：⑴對比研究了AB膠、J-200、J-294和A140膠黏劑的操作使用性能，發(fā)現(xiàn) J-294膠的適用期適中，固化時間較短，施膠容易，具有較好的操作

3、使用性能。通過實驗研究了四種膠黏劑的拉剪強度和膠接補強性能，J-294膠具有最高的拉剪強度和最佳補強性能，其破壞試樣的失效模式和微觀形貌分析與實驗結果一致。⑵根據(jù)復合材料開孔層合板在單向拉伸載荷作用下的主應力分布，設計和制備了環(huán)形VAT補強片和橢圓形VAT補強片。研究了補強片形式、補強方式、補強片厚度和大小等對補強效果的影響。相對于平紋補強片，VAT補強片的連續(xù)纖維軌跡與母板主應力接近，具有更高的承載能力和更好的補強效果。實驗進一步發(fā)現(xiàn)

4、補強片大小存在一最佳范圍，對于環(huán)形VAT補強片，補強片外半徑和開孔半徑的比值 R/r在2.75~3.75之間時，綜合補強效果最好；對于橢圓形VAT補強片，補強片的短半軸與開孔半徑的比值B/r在2.25~3.25之間時，綜合補強效果最好。⑶采用ANSYS有限元軟件對未補強和膠接補強層合板進行應力分析和漸進失效分析，有限元模擬分析結果與實驗結果基本一致。在拉伸載荷作用下，未補強和傳統(tǒng)平紋補強片補強的層合板，應力集中位置均在開孔兩端，當采用V