铺层顺序和垫板对复合材料层压板钉拉脱性能影响分析

杨梦粤，李 磊

(中国飞机强度研究所 材料力学性能测试与表征研究室，陕西 西安 710065)

1 引 言

在飞机复合材料结构中，不可避免地需要连接结构以完成结构的装配。目前，常见的连接形式包括胶接、机械连接等。其中，机械连接因连接可靠、可拆卸等优势而大量应用于飞机复合材料结构中。由于复合材料层压板面外性能较差，而在机械连接结构形式中，复合材料层压板通常会受到面外力的作用，因此，复合材料层压板钉拉脱性能成为国内外研究人员以及飞机设计人员关注的焦点。

国内外学者对复合材料层压板面外钉拉脱性能开展了大量的研究，涉及理论分析、试验研究及数值模拟等方面。如国内迟坚[1]、刘达[2]、吴衍[3]等对复合材料层压板钉拉脱强度性能测定方法开展了试验研究，建立了具有操作方便、能够真实模拟连接件受力情况的试验方法。此外，刘达[2]等还研究了层压板吸湿量对拉脱强度的影响，结果表明，0.1%的吸湿量将导致拉脱强度大幅下降。国外Lee[4]、Rubin[5]及R.G.White[6]等研究了螺栓紧固件尺寸、铺层顺序及层压板厚度对层压板面外拉脱性能的影响，结果表明，层压板刚度会影响紧固件接头与层压板的接触面，从而影响最终的极限强度；对不同铺层的钉拉脱应力分布分析发现，±45°层的应力值均高于90°和0°铺层。A.Banbury[7]等通过试验研究了层压板钉拉脱的失效模式，结果表明，钉拉脱主要的失效形式为基体失效和分层。

本文通过设计不同铺层比例以及含金属垫板的复合材料层压板钉拉脱试样开展试验研究，获取其损伤失效形式以及铺层方式和金属垫板对钉拉脱性能的影响规律。……