热力耦合作用下复合材料单搭接接头破坏行为研究

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1、硕士学位论文热．力耦合作用下复合材料单搭接接头破坏行为研究FailureBehaviorStudyofSingleLapJointsinLaminatedCompositesunderThermal--mechanicalCouplingEffect学21003037完成日期：垄Q!圣生墨旦大连理工大学DalianUniversityofTechnology大连理工大学学位论文独创性声明IUllIIIIIIIIIIIUlY2415508作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内

2、容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：垫二丝塑生堑芏璺玉筮越魁至篮篮整邋鱼曼纽建作者签名：董皇刍日期：五!墨年—互月—L日大连理工大学硕士学位论文摘要复合材料因其自身优异的性能，现已广泛应用在航空航天、车辆制造、土木建筑等诸多领域中。在各工程领域中，为实现载荷的传递，结构之间的连接是必不可少的，胶接和机械连接因其自身优势，已成为复合材料结构之间

3、两种主要的连接形式。结构失效往往发生在接头处，因此探明接头的破坏机理和影响接头强度的因素，对于推动连接接头在工程中的应用是至关重要的。然而，连接接头工作经常会处于一定环境温度下，本文通过数值模拟方法，研究和分析了温度对接头强度性能的影响。应用有限元软件ANSYS建立单搭接胶接复合材料层合板三维模型，分析计算得到了温度和胶粘剂黏弹性效应对胶接接头强度性能的影响。通过引入界面破坏判别准则和内聚力破坏判别准则，分析了不同温度下胶接接头的开裂位置和破坏形式。结果表明，破坏系数与温度呈正相关性，接头承载能力随温度升高而下降，接头的破坏形式与温度表现出强

4、烈的相关性。通过与文献给出的实验研究结果比较，验证了本文分析方法是有效的。根据对开裂位置的判断，建立含预制裂纹的单搭接胶接复合材料层合板有限元模型，分析了黏弹性效应对裂纹扩展的影响。通过虚裂纹闭合技术(VCCT)计算了不同温度载荷作用下裂纹尖端的各型应变能释放率(SERR)，其中II型应变能释放率随温度升高呈现先减小后增大的趋势，而I型和III型应变能释放率与温度成正相关性。自由边界处的应变能释放率对温度较敏感，温度升高对裂纹扩展起到促进作用，裂纹扩展首先发生在自由边界处。通过引用Hashin失效准则和相应的刚度折减准则对单钉搭接复合材料层合

5、板进行损伤分析，计算了不考虑温度和考虑温度两种情况下层合板的承载能力，给出不考虑温度和考虑温度时接头的损伤情况。接头破坏主要以基体失效和纤维基体剪切失效为主，在复合材料的三种失效模式中，基体失效受温度影响较大，纤维基体剪切失效和纤维失效基本不受温度影响。关键词：复合材料；胶接接头；黏弹性；温度：机械连接热．力耦合作用下复合材料单搭接接头破坏行为研究FailureBehaviorStudyofSingleLapJointsinLaminatedCompositesunderThermal-mechanicalCouplingEffectAbst

6、ractCompositematerialshavebeenappliedwidelyinvariousfieldsduetoitsoutstandingfeatures，likeinaerospace，carmanufacturer，civilconstructionfields．Inmanyengineeringapplications，theconnectionbetweenstructuresiSnecessaryforrealizingthe10adtransferbehavior．Adhesive．bondedjointsandm

7、echanicaljointshavebecomethetwomainformsofconnectionusedincompositestructuresastheiradvantages．StructurefailuresoftenOCCurinconnectedposition，thusfindingoutthe．jointsfailuremechanismandthefactorsthatinfluencejointsstrengthareveryimportanttopromoteapplicationofjointsinengine

8、ering．However，iointsoftenserviceinacertainenvironmentaltemperature，inthispaper，num