纤维增强复合材料层合板挤压响应研究进展

复合材料连接技术是轻量化核心技术之一,轻量化技术的广泛应用使纤维增强复合材料连接性能要求不断提高。本文从研究方法和研究进展两方面对复合材料机械连接挤压响应研究进行了概述。通过对适用范围、试验设计、试验设备等因素进行对比分析,讨论了国内外复合材料挤压响应测试标准存在的差异,指出了目前最适用于复合材料挤压响应测试的标准。并分析了有限元模拟在复合材料挤压破坏损伤进程和强度预测上的应用发展。结合复合材料机械连接接头的拉伸、剪切、挤压、劈裂、撕裂等破坏方式,以及材料结构、几何尺寸、连接参数、载荷方式和环境等影响复合材料机械连接性能的因素,概括了复合材料挤压性能试验研究及有限元模拟的研究现状,并对其研究方向和趋势进行了预测,为复合材料研究和工业应用设计提供参考依据。     

碳纤维增强环氧树脂复合材料层合板结构及间隙尺寸对铆接性能的影响

通过对不同纺织结构的碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）层合板与铝合金（AlMg3）异质材料连接结构进行单剪切拉伸研究,分析间隙尺寸对不同纺织结构CFRP层合板与AlMg3连接结构性能的影响。试验结果表明,当CFRP层合板铺层数目相同时,对于纺织结构不同、间隙配合尺寸相同的CFRP-AlMg3单铆钉单剪切连接结构,编织结构碳纤维增强树脂基复合材料（WO-CFRP）层合板所受挤压应力比非编织结构碳纤维增强复合材料（UD-CFRP）层合板所受挤压应力大25%左右;对于纺织结构相同、间隙配合尺寸不同的CFRP-AlMg3单铆钉单剪切连接结构,其各自铆钉所受剪切应力和连接CFRP层合板所受挤压应力相差不大。同时对相同间隙尺寸、不同纺织结构的CFRP-AlMg3单铆钉单剪切连接结构各个阶段挤压应力分析得知：其他条件一定,各个阶段中WO-CFRP的挤压应力比UD-CFRP的挤压应力高20%左右。最后研究间隙尺寸对CFRP-AlMg3单铆钉单剪切连接结构性能的影响,发现铆钉与孔壁间隙尺寸对位移为铆钉直径大小的4%时的CFRP层合板受到的挤压应力影响较大,铆钉与孔壁间隙大小增加0.1 mm,位移为铆钉直径大小的4%时的CFRP层合板受到的挤压应力降低约17%,而对CFRP层合板的初始损伤应力和破坏应力几乎没有影响,对铆钉所受剪切作用力和AlMg3板材所受挤压应力也几乎没有影响。     

不同金属表面处理对高分子材料与金属连接强度影响

分别利用喷砂、氢氧化钠阳极氧化和激光毛化3种方法对钛合金板进行了表面处理,通过提高其表面粗糙度,来达到提高相应金属–高分子连接件连接强度的目的。其中激光毛化处理能有效提高相应连接件的拉伸性能,而氢氧化钠阳极氧化处理可以有效提高连接件的剥离强度。综合这两种处理方法所制备的金属–高分子连接件的连接强度得到明显提高,拉伸强度为322 MPa,断裂伸长率为5.1%,剥离强度为4.70 N/cm。