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碳纤维/树脂基复合材料阶梯式胶接结构的拉伸、弯曲、冲击及疲劳问题

刘斌  
【摘要】:阶梯式与斜面式在主承力复合材料结构连接与修理问题中广泛使用。随着复合材料连接及修理结构对传力效率的提高,这两类形式的胶接结构也遇到挑战。阶梯形状由于其具有较好地工艺性在工程中较易接受。本文针对碳纤维/树脂基复合材料阶梯式环氧树脂胶结连接结构进行了面内、面外、静力、低速冲击及循环载荷下的承载能力、响应、寿命和损伤机理的试验及数值模拟研究。研究发现:该结构拉伸过程中竖直台阶处最先破坏,随后以水平台阶胶层脆性断裂结束;对于该试样材料和试验边界条件,冲击过程中阶梯处胶层为主要破坏形式,是导致冲击阻抗突降的主要原因;弯曲载荷下,该结构有三种主要破坏模式;拉-拉循环载荷使该结构产生疲劳问题,疲劳寿命于约30%静强度载荷时可达到百万次,最先出现可见裂纹的位置发生于阶梯末端靠近外表面处,有胶层剪切破坏和复合材料层间破坏两种形式。

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