基于电磁驱动的动态干涉衬套安装技术提升碳纤维增强复合材料结构连接质量研究

为解决碳纤维增强复合材料(CFRP)孔周应力集中导致的疲劳性能下降问题，来自国内的研究团队创新性地开发了基于电磁驱动的动态干涉衬套安装(DIB)技术。通过实验与有限元模拟相结合的方法，系统研究了不同膨胀尺寸对CFRP孔损伤特性和残余应力分布的影响，发现2%-3%膨胀量可使接头疲劳寿命提升15.11-2.17倍，为航空航天轻量化结构连接提供了重要技术参考。

　　

在外部载荷作用下，碳纤维增强复合材料(CFRP)孔周区域极易产生应力集中现象。为突破这一制约复合材料接头疲劳性能的关键瓶颈，科研团队开创性地提出基于电磁驱动的动态干涉衬套安装(DIB)新方法。通过精密的实验设计与有限元仿真双轨验证，首次揭示了膨胀尺寸与CFRP孔损伤程度的正相关规律：安装出口端因模具限制衬套材料轴向流动，损伤程度显著高于入口端。

研究数据表明，DIB技术通过在衬套和层压板中构建有益的残余压应力场，使2%和3%膨胀量接头的平均疲劳寿命分别达到未膨胀试样的15.11倍和2.17倍。但值得注意的是，当膨胀量增至4%时，CFRP孔出现严重压缩损伤，安装出口端形成显著应力集中，反而导致试样疲劳寿命出现负增益。这项研究为TC4钛合金/CFRP/TC4钛合金双搭接螺栓连接结构的优化设计提供了重要理论依据，特别对航空航天领域轻量化复合材料的可靠连接具有突破性意义。