含沉頭孔碳纖維復合材料層板孔邊應力分布規(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)的廣泛應用，汽車輕量化材料—碳纖維復合材料也在汽車產(chǎn)業(yè)大量的應用，應用前景很明朗。應用中不可避免復合材料連接問題，尤其機械連接中開孔必然造成孔邊應力集中，還可能存在制孔缺陷，為汽車安全埋下隱患。本文針對碳纖維復合材料層板沉頭孔應力分布及孔邊應力集中的相關問題進行了研究，為碳纖維復合材料車身輕量化技術(shù)的應用，以及車身輕量化結(jié)構(gòu)的設計與優(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合材料層合板的分析模型，研究了漸進損傷模型與內(nèi)聚力模型相結(jié)合模型分析方法(P-C模型分析法)，并驗證了該分析法的有效性。與文獻實驗對比，預測承載力很準確，誤差最大1%以內(nèi)；預測失效形貌與試驗件破壞后的形貌很好吻合。
　　其次，分析了影響沉頭孔邊應力集中的因素，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沉頭孔制造垂直度誤差因素。通過因子分析與多變量非線性擬合方法，得到復合材料層壓板開沉頭

3、孔有效、準確的應力集中方程，并進行驗證?；诤谐令^孔FEA結(jié)果，發(fā)現(xiàn)最大應力集中系數(shù)Kt發(fā)生在沉頭孔與直孔過渡區(qū)域。
　　最后，復合材料層壓板開沉頭孔孔邊應力集中，可能導致較高層間應力，造成孔邊細微分層損傷的二次擴展。研究了含有沉頭孔復合層壓板連接結(jié)構(gòu)在螺栓預緊過程中的分層起始和擴展。當復合材料層合板的沉頭孔周圍有預埋分層時，分層在螺栓預緊過程中容易擴展。分層大小因子，板沉頭角度和分層深度位置對復合層壓板的分層起始擴展行為有顯著