碳纤维增强聚合物/钛合金混合连接结构的拉伸损伤机理与力学响应研究

来自国内的研究人员针对CFRP/Ti混合连接结构在拉伸载荷下的损伤机制展开深入研究。通过建立基于3D Hashin失效准则的渐进损伤模型，首次实现了对四种损伤模式（纤维拉伸/压缩损伤、基体拉伸/压缩损伤）的同步量化，并揭示了铺层角度对损伤演化的关键影响。研究发现钛板沿Z轴最大位移达0.9 mm，螺栓沿X轴位移达3.4 mm，为航空复合材料连接结构设计提供了重要理论依据。

　　

这项突破性研究揭开了碳纤维增强聚合物(Carbon Fiber Reinforced Polymer, CFRP)与钛合金(Ti)混合连接结构在拉伸载荷下的神秘面纱。科研团队如同精密的"结构侦探"，运用三维Hashin失效准则构建了渐进损伤模型，首次实现对四种损伤机制的"全息扫描"——纤维拉伸损伤(fiber tensile damage)、纤维压缩损伤(fiber compressive damage)、基体拉伸损伤(matrix tensile damage)和基体压缩损伤(matrix compressive damage)在不同铺层角度下的同步追踪。

实验数据展现出令人惊叹的力学芭蕾：钛板在Z轴方向跳出0.9 mm的"最大舞步"，而螺栓则在X轴方向上演了3.4 mm的"位移独舞"。更精彩的是，这对"金属-复合材料舞伴"围绕Y轴旋转的角度分别达到-0.045°和0.115°，并在Z轴方向创造了3950 N·mm的峰值弯矩。研究如同给复合材料连接结构装上了"力学显微镜"，清晰揭示了铺层角度如同"隐形指挥家"，主导着整个损伤演变的交响乐章。这些发现为航空器轻量化设计提供了关键的"结构密码"，预示着新一代高性能连接技术的诞生。