含沉頭孔碳纖維復(fù)合材料層板孔邊應(yīng)力分布規(guī)律研究.pdf

1、目前，隨著汽車輕量化技術(shù)在汽車產(chǎn)業(yè)的廣泛應(yīng)用，汽車輕量化材料—碳纖維復(fù)合材料也在汽車產(chǎn)業(yè)大量的應(yīng)用，應(yīng)用前景很明朗。應(yīng)用中不可避免復(fù)合材料連接問(wèn)題，尤其機(jī)械連接中開(kāi)孔必然造成孔邊應(yīng)力集中，還可能存在制孔缺陷，為汽車安全埋下隱患。本文針對(duì)碳纖維復(fù)合材料層板沉頭孔應(yīng)力分布及孔邊應(yīng)力集中的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了研究，為碳纖維復(fù)合材料車身輕量化技術(shù)的應(yīng)用，以及車身輕量化結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化，提供一定的理論技術(shù)支撐。本文主要做了以下工作：
　　首先，建

2、立了帶有沉頭孔的復(fù)合材料層合板的分析模型，研究了漸進(jìn)損傷模型與內(nèi)聚力模型相結(jié)合模型分析方法(P-C模型分析法)，并驗(yàn)證了該分析法的有效性。與文獻(xiàn)實(shí)驗(yàn)對(duì)比，預(yù)測(cè)承載力很準(zhǔn)確，誤差最大1%以內(nèi)；預(yù)測(cè)失效形貌與試驗(yàn)件破壞后的形貌很好吻合。
　　其次，分析了影響沉頭孔邊應(yīng)力集中的因素，如板寬、板厚、孔半徑、沉頭角度、沉頭深度及鋪層角度，添加了本文研究亮點(diǎn)沉頭孔制造垂直度誤差因素。通過(guò)因子分析與多變量非線性擬合方法，得到復(fù)合材料層壓板開(kāi)沉頭

3、孔有效、準(zhǔn)確的應(yīng)力集中方程，并進(jìn)行驗(yàn)證?；诤谐令^孔FEA結(jié)果，發(fā)現(xiàn)最大應(yīng)力集中系數(shù)Kt發(fā)生在沉頭孔與直孔過(guò)渡區(qū)域。
　　最后，復(fù)合材料層壓板開(kāi)沉頭孔孔邊應(yīng)力集中，可能導(dǎo)致較高層間應(yīng)力，造成孔邊細(xì)微分層損傷的二次擴(kuò)展。研究了含有沉頭孔復(fù)合層壓板連接結(jié)構(gòu)在螺栓預(yù)緊過(guò)程中的分層起始和擴(kuò)展。當(dāng)復(fù)合材料層合板的沉頭孔周圍有預(yù)埋分層時(shí)，分層在螺栓預(yù)緊過(guò)程中容易擴(kuò)展。分層大小因子，板沉頭角度和分層深度位置對(duì)復(fù)合層壓板的分層起始擴(kuò)展行為有顯著