一種預估復合材料釘-孔擠壓強度與剛度的方法

劉向東， 李亞智， 蘇 杰， 丁瑞香

(西北工業大學 航空學院，西安710072)

航空結構中復合材料層合板結構的連接大多是螺栓連接，具有工藝簡單、安全可靠、傳遞載荷大等特點。不同于膠接，螺栓連接需要在層合板上開孔，纖維的連續性被破壞，在孔邊產生應力集中，削弱結構的承載能力。復合材料層合板連接接頭在載荷作用下的損傷破壞過程具有漸進累積損傷特征。累積損傷分析思想是將復雜的材料損傷機理用機械量的變 化 來 描 述，目 前 得 到 了 廣 泛 的 應 用［1～5］。Chang［6］，Tan［7］等在累積損傷模型中對出現損傷的單元均采用一次性退化方式。前者假定只要有某種損傷發生，就將相應的材料常數退化為0;而后者用不同的損傷內狀態變量來表征相應的損傷模式引起的剛度下降，并通過試驗確定這些變量的值。王勛文等［8］將復合材料層合板的剛度退化過程分為兩個階段來考慮，在出現失效層之前，層合板來用正交各向異性損傷模型來處理，在出現失效層之后，失效層的剛度退化按照“逐漸降級”模型來處理，通過試驗確定剛度折減系數。

到目前為止，已經有眾多學者對復合材料接頭強度進行了研究。Camanho［9］等采用三維有限元模型對層合板螺栓連接接頭的分層損傷進行了預測。Wang［10］等通過試驗E/D 和W/D 比值對擠壓強度的影響。姜云鵬等［11］應用累積損傷方法研究了不同配合間隙時的位移-擠壓應力的關系。張爽等［12］對不同鋪層類型單釘連接結構強度做了研究，計算與試驗所得的載荷位移曲線線性段斜率和非線性拐點吻合較好。……