Z-pin增强对自动铺丝复合材料T型接头拉脱、剪切性能影响的试验研究及数值模拟

摘要

针对自动铺丝复合材料T型接头,开展了Z-pin增强对结构件拉脱以及剪切性能影响的试验研究及数值模拟,拉脱试验和剪切试验分别在电子拉伸试验机(CMT5504)和MTS大吨位疲劳系统上进行。试验研究了Z-pin增强和非增强两种试件,绘制了位移-载荷曲线图。拉脱试验结果表明:Z-pin增强可显著提高拉脱承载能力,同时,与非增强T型接头相比,Z-pin增强明显延缓了掉载。试验件的破坏位置都在中间层和蒙皮之间;剪切试验结果表明;Z-pin增强可显著提高剪切承载能力,Z-pin增强试验件的破坏位置在筋条和中间层之间,非增强的试验件的破坏位置在中间层和蒙皮之间。在此基础上建立了T型件拉脱以及剪切有限元模型,采用内聚力模型模拟界面的破坏情况,在分层的部位建立添加非线性弹簧来模拟Z-pin的增强作用,模拟结果与实验结果比较吻合,验证了模型的有效性。