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玻璃纤维增强热塑性树脂基复合材料具有良好的机械性能,并且材料易加工,成型周期短,从而具有非常高的生产效率,使其应用领域逐渐拓宽,在汽车行业、航空航天领域、建筑、生活休闲用品上均有非常大的应用。随着玻纤增强热塑性材料的广泛应用,复合材料部件与其他部件机械连接的使用变得越来越多,机械连接件所起的作用更是复杂多样。但有关热塑性树脂基复合材料机械连接性能的研究很少,所以进行有关此类的研究非常重要。本课题是针对注射成型的短玻璃纤维增强热塑性树脂基复合材料的研究,为了研究复合材料在机械连接时的拉伸性能,对其进行开孔拉伸试验、机械连接拉伸试验以及机械连接拉伸疲劳试验,并采用有限元模拟的方法对其进行应力分析。首先,论文对GF/POM(玻璃纤维/聚甲醛)、GF/PP(玻璃纤维/聚丙烯)、GF/PA(玻璃纤维/聚酰胺)三种玻璃纤维增强热塑性树脂基复合材料进行无孔与不同宽径比(试样宽度/开孔直径:w/d)开孔试样的拉伸试验,并采用有限元分析的方法模拟得出试样的孔边应力分布。实验结果表明:开孔会对玻璃纤维/热塑性复合材料的拉伸强度有影响,开孔后试样拉伸强度降低10%-20%,其中,GF/POM和GF/PP的强度变化比例相近,GF/PA的降低程度最小。随着试样宽径比w/d的增加,玻璃纤维/热塑性复合材料缺口拉伸强度逐渐降低。对同一种材料,开孔试样宽径比w/d增加,特征长度增加,试样对孔的敏感性逐渐下降。在相同宽径比时,GF/POM对孔的敏感性最大,GF/PP次之,GF/PA的孔敏感性最小。其次,对复合材料进行机械连接拉伸试验,当分别进行销钉连接和螺栓连接时,研究了试样尺寸(宽径比w/d、端径比:试样端距/开孔直径e/d)对机械连接件破坏载荷的影响,并将机械连接时试样的承载能力与开孔拉伸试样的承载能力进行对比。实验结果表明:当试样w/d一定时,e/d≥2时,材料的承载能力趋于稳定;当e/d一定时,随着w/d由1.5增加至3,试样的承载能力逐渐增大,在实际应用中,可根据实际承载能力的需要选择相应的w/d。复合材料螺栓连接试样的承载能力相比销钉连接较高。与开孔拉伸试验得到的拉伸强度相比,将试样进行销钉连接时,GF/POM材料的拉伸强度降低16.9%-22.6%,GF/PP和GF/PA分别降低16.2%-20.8%、2.8%-7.9%。最后,进行GF/POM、GF/PP和GF/PA三种复合材料销钉连接时的低周拉伸疲劳试验,选取机械连接时断裂载荷的55%、70%、85%作为低周疲劳试验的三个预加载荷水平。并对疲劳前后的试样断裂面进行SEM观察。实验结果表明:随着疲劳水平由55%增加至85%,低周拉伸疲劳会使GF/POM材料和GF/PA材料机械连接试样的拉伸强度分别降低4.7%-12.7%、8.6%-18.7%,而对GF/PP材料的拉伸强度无明显影响。另一方面,低周拉伸疲劳对玻璃纤维增强热塑性材料机械连接试样的破坏模式没有影响。随着疲劳载荷水平由55%增加至85%,GF/POM材料和GF/PA材料的断裂面上被抽拔纤维数量增加,纤维与树脂间的界面粘结性能有所劣化;GF/PA材料85%疲劳水平下基体有裂纹出现。GF/PP材料断裂面纤维与基体的存在状态无明显变化。