復(fù)合材料加筋板螺栓連接結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)研究與有限元模擬.pdf

1、近幾十年來(lái)，增強(qiáng)材料纖維和基體樹(shù)脂的種類的不斷增加和性能的不斷提高，為復(fù)合材料的發(fā)展和應(yīng)用奠定了原材料的基礎(chǔ)，加上復(fù)合材料的成型工藝和制造技術(shù)的不斷進(jìn)步，這促進(jìn)了高性能的復(fù)合材料的廣泛應(yīng)用，不斷出現(xiàn)了大容量復(fù)合材料船舶，大功率的風(fēng)力發(fā)電葉片。在航空領(lǐng)域復(fù)合材料更是材料設(shè)計(jì)人員的首選材料，大有取代傳統(tǒng)金屬材料的統(tǒng)治地位之勢(shì)，從微承力或次承力部件到主承力部件，應(yīng)用部位越來(lái)越多。復(fù)合材料與復(fù)合材料以及與其它材料的機(jī)械連接也越來(lái)越多，由于機(jī)械連

2、接部位材料的不連續(xù)性和苛刻的應(yīng)用條件，因此脆弱的螺栓連接部位的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)與分析至關(guān)重要。 在進(jìn)行大型結(jié)構(gòu)的整體分析時(shí)，一般忽略了螺栓連接結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)，因此在有限元分析結(jié)果中就不能準(zhǔn)確顯示接觸部位薄弱的細(xì)節(jié)情況。在進(jìn)行分析設(shè)計(jì)時(shí)往往會(huì)出現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度達(dá)到要求，而局部接觸位置由于應(yīng)力過(guò)于集中而出現(xiàn)破壞功能喪失。本文著重分析復(fù)合材料與金屬連螺栓接結(jié)構(gòu)在均布彎曲載荷下的接觸分析。文中對(duì)單釘復(fù)合材料螺栓連接進(jìn)行了試驗(yàn)研究，連續(xù)采集了螺栓連接結(jié)

3、構(gòu)中復(fù)合材料表面的應(yīng)變數(shù)據(jù)，并對(duì)載荷與應(yīng)變數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，考察了應(yīng)變隨時(shí)間和載荷變化的規(guī)律。通過(guò)此試驗(yàn)可以具體的顯示復(fù)合材料的損傷的發(fā)生，擴(kuò)展以及破壞的連續(xù)過(guò)程。將損傷開(kāi)始的載荷作為單釘連接有限元模擬的載荷進(jìn)行有限元接觸分析，得出了復(fù)合材料孔的等效應(yīng)力與文獻(xiàn)報(bào)道的極為接近。說(shuō)明了這種方法的有效性。 接著對(duì)工程上應(yīng)用的復(fù)合材料與金屬板連接結(jié)構(gòu)進(jìn)行不考慮螺栓的簡(jiǎn)化模型的線性模擬和完整模型的接觸非線性模擬，對(duì)結(jié)構(gòu)變形、應(yīng)力及應(yīng)變進(jìn)行