本技术涉及复合材料疲劳寿命评估技术领域,具体为一种金属‑复合材料胶接结构腐蚀疲劳寿命评估方法,包括以下步骤:建立预腐蚀后金属‑复合材料胶接结构有限元模型;建立金属板、复合材料板和胶层渐进疲劳损伤理论模型;构建预腐蚀后金属‑复合材料胶接结构疲劳寿命评估方法。本发明通过考虑腐蚀环境对金属板、复合材料板和胶层的影响,将金属板、复合材料板和胶层部分的渐进疲劳损伤理论模型与有限元分析技术相结合,可以实现金属‑复合材料胶接结构腐蚀疲劳寿命和损伤渐进扩展过程的有效评估,从而实现了考虑腐蚀环境和疲劳载荷对复合材料板和胶层影响的目的。
背景技术
随着先进航空器对轻质、高强度和长寿命结构的需求越来越高,轻质合金材料(如铝合金和钛合金等)和复合材料已成为重要的航空结构材料,在结构装配中不可避免地需要对金属结构和复合材料结构进行连接。胶接连接方式通过胶黏剂将两种材料粘接成一个整体,不会对复合材料内部纤维造成损坏,且能克服机械连接中的应力集中问题,被广泛应用于金属-复合材料连接结构。金属-复合材料胶接结构在服役过程中不仅需要承受长期的疲劳载荷,还需要经受温度、湿度、腐蚀等苛刻的外部环境考验,金属材料容易在潮湿环境中发生电化学腐蚀,在腐蚀介质的作用下产生大量腐蚀产物,复合材料和胶层虽然耐腐蚀性能较好,但容易在潮湿环境中发生吸湿老化,且由于纤维和树脂的湿膨胀系数相差较大,会在结构内部产生不可忽视的湿应力,这些均会对金属-复合材料胶接结构的疲劳性能和损伤机理等产生影响,严重威胁航空器的安全性和可靠性,因此,非常有必要关注金属-复合材料胶接结构的腐蚀疲劳行为。
但是现有技术在实际使用时,关于连接结构腐蚀疲劳性能及寿命评估方法的研究多集中于金属-金属连接结构,针对金属-复合材料连接结构的相关研究较少,少数现有连接结构腐蚀疲劳寿命评估方法难以考虑腐蚀环境和疲劳载荷对复合材料板和胶层的影响。
实现思路