金属与CFRP穿透增强连接结构低速冲击损伤特性与结构优化

为提升金属与复合材料连接结构的抗冲击性能,使用金属激光选区熔融技术制造金属突触结构,并与T300斜纹编织碳纤维复合材料(CFRP)共固化模压成型形成穿透增强连接结构,通过夏比摆锤冲击实验验证突触连接结构的抗冲击性,基于CFRP损伤形式与冲击吸收功对突触形貌等影响因素进行分析优化设计,并完成有限元仿真对比计算。实验结果表明:穿透增强连接方式能够避免由于开孔带来的金属应力集中与碳纤维切断,冲击吸收功为68.54 J,相较于螺栓连接提升216.1%;突触高度增加能够有效抑制复合材料冲击分层,突触特征尺寸、突触阵列密度影响复合材料内部缺陷,其冲击吸收功随着突触特征尺寸、突触阵列密度的增大先增加后减少;基于突触特征尺寸变化进行有限元仿真,仿真值与实验结果偏差小于17%,损伤形式基本一致。