一種預(yù)估復(fù)合材料釘-孔擠壓強(qiáng)度與剛度的方法

劉向東， 李亞智， 蘇 杰， 丁瑞香

(西北工業(yè)大學(xué) 航空學(xué)院，西安710072)

航空結(jié)構(gòu)中復(fù)合材料層合板結(jié)構(gòu)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(diǎn)。不同于膠接，螺栓連接需要在層合板上開孔，纖維的連續(xù)性被破壞，在孔邊產(chǎn)生應(yīng)力集中，削弱結(jié)構(gòu)的承載能力。復(fù)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(jìn)累積損傷特征。累積損傷分析思想是將復(fù)雜的材料損傷機(jī)理用機(jī)械量的變 化 來 描 述，目 前 得 到 了 廣 泛 的 應(yīng) 用［1～5］。Chang［6］，Tan［7］等在累積損傷模型中對出現(xiàn)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(fā)生，就將相應(yīng)的材料常數(shù)退化為0;而后者用不同的損傷內(nèi)狀態(tài)變量來表征相應(yīng)的損傷模式引起的剛度下降，并通過試驗(yàn)確定這些變量的值。王勛文等［8］將復(fù)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(xiàn)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(xiàn)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(yàn)確定剛度折減系數(shù)。

到目前為止，已經(jīng)有眾多學(xué)者對復(fù)合材料接頭強(qiáng)度進(jìn)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(jìn)行了預(yù)測。Wang［10］等通過試驗(yàn)E/D 和W/D 比值對擠壓強(qiáng)度的影響。姜云鵬等［11］應(yīng)用累積損傷方法研究了不同配合間隙時的位移-擠壓應(yīng)力的關(guān)系。張爽等［12］對不同鋪層類型單釘連接結(jié)構(gòu)強(qiáng)度做了研究，計(jì)算與試驗(yàn)所得的載荷位移曲線線性段斜率和非線性拐點(diǎn)吻合較好。……