文档介绍：中图分类号:TB381 论文编号:1028701 13-S045
学科分类号:080402

硕士学位论文

拉伸载荷下复合材料 T 型接头的力学
行为研究

研究生姓名盛仪
学科、专业工程力学
研究方向复合材料整体结构健康监测
指导教师熊克教授

南京航空航天大学
研究生院航空宇航学院
二О一二年十二月
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
The Graduate School
College of Information Science and Technology

Research on the fracture behavior of carbon
fiber T-joints

A Thesis in
Engineering Mechanics

by
Sheng Yi
Advised by
Prof. Xiong Ke

Submitted in Partial Fulfillment

of the Requirements

for the Degree of

Master of Engineering
December, 2012
承诺书

本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进
行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致
谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成
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等复制手段保存、汇编学位论文。
(保密的学位论文在解密后适用本承诺书)

作者签名:
日期:
南京航空航天大学硕士学位论文
摘要
本研究采用数据值计算和试验相结合的方法,对碳纤维复合材料T型接头在静拉伸加载状
态下的断裂行为进行研究。
复合材料T型接头是复合材料典型整体化结构之一,由一型层合板、L型层合板和填料胶接
而成。以复合材料经典层合板理论以及胶接特性为基础,建立复合材料T型接头有限元模型,
计算其受拉伸载荷下的应力应变分布;由有限元计算结果可知,填料区为应力集中部位,预计
首先发生破坏。针对该结果,对T型接头的填料区进行了参数优化,经过数值验证,在结构增
重允许的范围内,增大圆弧半径是最有效的途径之一。
对复合材料 T 型接头在拉伸状态下的断裂行为进行进一步研究。建立 T 型接头数值模型以
模拟其在拉伸载荷下的损伤产生、扩展及失效过程,并对试件进行静拉伸试验。结果表明,接
头的初始损伤载荷为 ~,损伤发生后接头的载荷值发生突降(降低 27%~38%),
此时接头仍具有一定承载能力;试件完全脱胶载荷较初始损伤载荷略有降低(载荷范围为
~)。数值计算和试验结果吻合,结果均显示填料区是 T 型接头最薄弱的部位,易
发生破坏;填料区破坏后裂纹迅速向填料区周围的胶层扩展,导致胶层的剥离,胶层的剥离是
导致 T 型接头失效的最主要原因。
研究结果为为碳纤维复合材料结构在拉伸载荷作用下的损伤与失效研究提供有益参考。课
题得到预先研究经费的资助,研究工作在机械结构力学及控制国家重点实验室完成。
关键词:复合材料;T 型接头;断裂行为;数值模型;静拉伸

I
拉伸载荷下复合材料 T 型接头的力学行为研究
ABSTRACT
In this paper, the fracture behavior of carbon posite T-joints under static stretching load
was bined with numerical simulation and experiment.
Consisted with laminated layers and filling areas, posite T-joint is one of the typical
integrated structure posite material. The finite element model was built to work out the stress
and strain distribution based on the classi