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湿热耦合环境下CFRR-金属胶接结构的黏弹性行为

碳纤维增强树脂基复合材料,胶接结构,湿热耦合,黏弹性

碳纤维增强树脂基（CFRR）复合材料是具有高比强度、高比模量、耐高温、耐腐蚀和耐疲劳等诸多优点的复合材料；胶接是常用的复合材料连接方法之一，具有使接头应力分布均匀及降低应力集中等优点，因此，CFRR胶接结构在航空航天等领域被广泛采用。
本文以CFRR-金属胶接结构为研究对象，建立了由CFRR层、胶层和金属层组成的窄板力学模型。首先考虑湿热双向影响的外部环境，建立了耦合的湿热方程，利用微分求积法（DQM）在空间上对结构进行离散，得到仅与时间相关的常微分方程组，并利用初始条件，采用龙格-库塔法（Runge-Kutta Method）进行求解，最终得到胶接结构内部的温度和湿度分布规律。然后，考虑CFRR层和胶层材料的黏弹性，以及温度、湿度对其物性参数的影响，基于最小势能原理，建立湿热环境中结构受外部载荷的控制方程，利用数值方法求解，得到温度、湿度与力载荷共同作用下，胶接结构的黏弹性响应。
本文的研究内容揭示了典型服役环境对CFRR-金属胶接结构力学性能的影响，能够为CFRR-金属胶接结构设计与工艺制定提供可靠的理论依据。