復合材料沉頭螺栓連接強度分析與漸進損傷研究.pdf

1、復合材料憑借其比強度及比剛度高、抗疲勞及抗腐蝕性能好等優(yōu)越性在航空器的設計制造方面得到了極大應用。隨著飛機結構整體化設計的發(fā)展，構件和緊固件數量的大大減少，連接傳遞的載荷變得更大，因此連接成為更加關鍵的結構。復合材料連接中，因結構的形狀和材料的間斷極易引起高應力集中，加之鋪層方式導致其各向異性，更增加了連接結構的復雜程度。沉頭螺栓在具有良好的氣動外形的同時可以減小孔邊應力，還可抑制損傷向孔邊擴展，在飛機連接中具有十分廣泛的應用。

2、　　本文對復合材料-鈦合金沉頭螺栓單剪搭接接頭進行研究，分別建立單釘和雙釘兩種模型，采用改進的Tserpes失效準則，充分考慮了拉伸和擠壓狀態(tài)下的基體損傷、纖維斷裂、基體-纖維剪切和分層等失效模式，并采用其改進的材料性能退化準則，在纖維損傷擴展至板寬或板端邊緣為接頭最終失效判據的基礎上，增加孔邊局部擠壓損傷導致復合材料板最終失效的判據，同時，沉頭螺栓剪切斷裂也作為一種接頭最終失效的判據被考慮在內，利用ANSYS的二次開發(fā)語言 APDL將

3、上述準則編程并嵌入到主程序中，實現參數化建模，并通過試驗對比，驗證了仿真模型的正確性；討論了鋪層方式、锪孔深度、擰緊力矩、板寬及端距等接頭參數對連接強度及初始損傷的影響，并利用MATLAB軟件對各參數與最終失效強度的關系進行優(yōu)化處理，進一步選出接頭的最優(yōu)參數；對采用最優(yōu)參數的接頭進行漸進損傷過程的可視化分析，分別對比了單釘接頭鋪層角度為0°、45°、-45°和90°鋪層從產生初始損傷，到損傷擴展最后導致接頭最終失效的損傷擴展過程，對雙釘