復合材料機械連接性能研究及接頭設計.pdf

1、復合材料因具有高比強、高比模及可設計性等特點,航空結構中大量采用復合材料用于減輕結構重量,這已成為衡量飛機先進性的重要標志之一。復合材料機械連接是復合材料結構設計的一個重要環(huán)節(jié),同時也是影響復合材料應用于主承力構件的一個必須面對的問題。由于復合材料的各向異性及脆性,其連接強度影響因素多,破壞模式復雜。探索能夠提高復合材料連接效率及強度的方法具有重要的工程意義及應用價值。本文對復合材料機械連接的研究工作主要分為以下三部分:
　　第一

2、部分主要對復合材料單釘連接強度及破壞模式展開了相關研究。首先通過試驗獲得了復合材料機械連接的各種基本破壞模式并對其影響因素進行了分析。其次基于復合材料損傷機理,利用ABAQUS有限元分析軟件建立了復合材料二維累積損傷模型驗證分析了幾何尺寸、螺栓-孔配合間隙以及鋪層對單釘連接強度的影響。最后針對復合材料機械連接致使連接處纖維中斷,降低了結構強度,本文通過試驗及數值模擬方法對接頭局部增強方案進行了研究,其損傷模型采用所編寫的三維ABAQUS

3、/Explicti用戶材料子程序VUMAT,并在層合板與增強體之間采用內聚力單元預測了分層失效。
　　第二部對復合材料多釘連接展開了相關工作。首先針對復合材料多釘連接載荷分配不均勻的問題,建立了基于復合材料三維等效工程彈性常數的多釘連接載荷分配有限元模型,經與相關試驗對比,驗證了所建立的載荷分配模型具有很高地實用性和精確性。在所建立模式基礎上,分析了鋪層及釘數對釘載分配的影響,并對多釘連接載荷分配進行了優(yōu)化設計。進一步對釘數及釘的