釘孔間隙對(duì)復(fù)合材料機(jī)械連接擠壓強(qiáng)度的影響研究

梁樂(lè)樂(lè)，楊勝春，黃光啟

(中國(guó)飛機(jī)強(qiáng)度研究所 材料力學(xué)性能測(cè)試與表征研究室，陜西 西安 710065)

1 引 言

復(fù)合材料是一種新型材料，具有高的比強(qiáng)度、比剛度及優(yōu)良的可設(shè)計(jì)性等特點(diǎn)，其應(yīng)用十分廣泛。復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件在設(shè)計(jì)生產(chǎn)過(guò)程中，為了便于后期安裝及維護(hù)，往往需要設(shè)計(jì)大量的可拆卸工藝分離面。機(jī)械連接作為復(fù)合材料目前最主要的、承載能力最大的連接方式之一，成為復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件連接的首選。隨著機(jī)械連接的大量應(yīng)用，對(duì)其連接擠壓強(qiáng)度影響因素的探究也日益迫切。

國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)復(fù)合材料機(jī)械連接問(wèn)題進(jìn)行了大量研究，但研究?jī)?nèi)容主要集中在釘載分配、強(qiáng)度研究及連接優(yōu)化等方面。吳啟仁等[1]通過(guò)試驗(yàn)，對(duì)載荷分配及其影響因素進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)復(fù)合材料多螺栓連接中釘載的分配呈現(xiàn)不對(duì)稱的現(xiàn)象，且釘載分配曲線呈“浴盆”狀；安裝設(shè)計(jì)的螺栓個(gè)數(shù)與連接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度會(huì)對(duì)“浴盆”的形狀有一定的輕微影響。Pyner和Matthews[2]對(duì)復(fù)合材料層合板單釘和多釘連接進(jìn)行了強(qiáng)度試驗(yàn)，研究結(jié)果表明，釘載與連接接頭的復(fù)雜程度有關(guān)，連接件的接頭越復(fù)雜，連接件的平均最大承載力會(huì)越小。Madenci等[3]采用有限元模擬的方法，對(duì)復(fù)合材料層壓板多釘連接的釘載分配問(wèn)題以及機(jī)械連接強(qiáng)度進(jìn)行了分析與研究。

本文以T700級(jí)碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層壓板為研究對(duì)象，基于Abaqus商用仿真軟件，對(duì)不同釘孔間隙的復(fù)合材料機(jī)械連接單釘雙剪擠壓展開數(shù)值模擬研究，為復(fù)合材料機(jī)械連接釘孔間隙配合設(shè)計(jì)提供數(shù)值仿真參考依據(jù)和分析支撐。……