孙胜
,
曹增强
,
甘学东
兵器材料科学与工程
基于ABAQUS建立复合材料层合板螺栓连接三维渐进损伤模型，并通过数值模拟与实验极限强度值的对比，证明模型具有较好的准确度，相对误差均在8%以内。在此基础上，研究螺栓-孔配合精度对层合板螺栓连接强度的影响，并预测其损伤起始到最终失效的损伤扩展过程。结果表明，采用干涉量较小的干涉配合可以提高接头的极限强度；损伤单元由中间铺层向表面铺层扩展，当损伤单元由孔边沿径向扩展至板宽边缘时，层合板最终失效。
关键词:
复合材料
,
螺栓连接
,
渐进损伤
,
干涉配合
,
损伤扩展
章继峰
,
谢永刚
,
张璐
复合材料学报
采用真空辅助成型工艺(VARI)制备了四种局部增强的复合材料层合板螺栓连接试件,通过试验及数值模拟对其力学性能进行了研究.数值研究中将复合材料层合板连接件的拉伸作为一个准静态问题,运用ABAQUS的显示分析算法及所编写用户材料子程序VUMAT对连接件进行了三维渐进失效模拟,同时在有限元模型中采用内聚力单元模拟了层合板与所设增强层的界面分层失效.数值计算结果与试验结果取得了较好的一致,验证了本文中数值方法的有效性.研究结果表明,不同的局部增强方案对复合材料螺栓连接性能的影响较大,设置[0/90/0/90]s铺层的内置纤维增强层能显著提高层合板的螺栓连接性能.
关键词:
复合材料层合板
,
螺栓连接
,
接头局部增强
,
显式分析
,
数值模拟
唐玉玲
,
周振功
,
泮世东
,
田爽
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20140627.005
通过试验测试与数值模拟相结合的方法对三维六向编织复合材料的螺栓连接性能进行了研究.首先,通过拉伸试验对不同侧向约束螺接方式连接件的连接强度进行了测试.测试结果表明:单搭连接结构的二次弯曲现象明显,连接强度与侧向约束有一定的关系,使用垫片可有效提高连接强度,螺栓拧紧力矩增加对连接强度影响不大;连接结构的破坏模式包括挤压破坏和拉伸破坏,在孔径较小时其主导破坏模式是挤压破坏.随后,基于测试中发现的破坏模式,建立了基于点应力准则的分析模型,并使用升温法实现螺栓拧紧力矩的施加.通过数值结果与试验结果的比较验证了分析模型的可靠性.最后,利用得到验证的分析模型,分析了单搭连接的二次弯曲现象,获得了侧向约束面积、螺栓拧紧力矩及连接平板厚度对单搭单螺栓连接结构力学性能的影响规律.分析结果表明:当侧向约束应力增加时,连接强度表现为先增加后降低的规律.
关键词:
复合材料
,
螺栓连接
,
编织
,
二次弯曲
,
强度分析
赵丽滨
,
秦田亮
,
山美娟
,
张建宇
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20150609.001
针对中国民机采用T800级复合材料这一新材料体系而基础数据匮乏的现状,采用渐进损伤分析(PDA)替代试验以显著降低研究周期和成本.综合渐进损伤方法和工程算法各自的优点,提出以渐进损伤分析替代应力集中减缓因子(SCRFs)测定试验,进而建立强度包线,并进行多钉连接强度预测的数值策略.为验证该数值策略的可行性,针对典型铺层应力集中减缓因子,测定试样,并开展渐进损伤分析,获得了试验件强度预测值来计算应力集中减缓因子,采用旁路载荷修正的强度包线法,绘制了典型铺层复合材料多钉连接旁路载荷修正强度包线,预测多钉连接的失效载荷,并与试验结果进行对比.结果表明:采用该数值策略预测的强度包线、多钉连接的失效载荷和失效模式均与试验结果吻合良好,证明了该数值策略的可行性.
关键词:
复合材料
,
螺栓连接
,
结构强度
,
强度包线法
,
渐进损伤方法
张振
,
肖毅
,
刘彦清
,
苏众庆
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20150410.003
在强迫弯曲振动试验的基础上,建立了基于模态参数(共振频率和阻尼比)表征螺栓连接结构动态性能的分析方法和试验测试手段;通过施加不同初始预紧力和激振频率,探究碳纤维/环氧复合材料螺栓连接预紧力松弛的时变行为及其影响因素.结果表明:在10h振动疲劳过程中,螺栓初始预紧力越小,激振频率越大,连接件预紧力松弛程度越大;振动疲劳损伤会导致连接结构刚度衰退、阻尼增加;复合材料螺栓连接松弛受到材料黏弹性以及界面摩擦的共同影响,其中约50％的松弛是由复合材料黏弹性效应引起的.
关键词:
复合材料结构
,
螺栓连接
,
预紧力松弛
,
振动疲劳
,
阻尼比
,
长期耐久性
裴瑞光
,
肖毅
,
陈豪麟
,
薛元德
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20150911.002
针对碳纤维增强环氧基复合材料机械连接结构耐久性设计中的2个关键问题:黏弹性预紧力松弛的温度-时间依赖行为及其长期性能预测方法进行研究.建立了以蠕变全应变理论为基础的预紧力松弛预测模型.36 h的恒温耐久试验表明:初始预紧力越大,温度越高,连接件预紧力松弛速率越快;复合材料连接件的松弛速率远大于金属连接件;预紧力松弛主要表现为材料蠕变过程.对比短期试验结果表明:本模型能较好地实现对不同温度、预紧力和连接材料的松弛预测,为确立试验数据的外推方法提供了依据.
关键词:
复合材料
,
螺栓连接
,
预紧力松弛
,
结构耐久性
,
预测模型
何柏灵
,
葛东云
,
莫与明
,
杜旭朕
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20151020.002
为系统地研究T800碳纤维增强复合材料螺栓连接的力学性能，首先，对 T800碳纤维增强复合材料双剪单钉连接进行了面内准静态拉伸试验，探讨了铺层比例、铺层顺序、螺栓直径以及固化工艺对复合材料螺栓连接刚度和2%偏移挤压强度的影响；然后，根据试验结果得到了T800碳纤维增强复合材料螺栓连接的应力集中减缓因子；最后，结合相应铺层比例的无缺口层合板的应力集中减缓因子和拉伸强度，建立了复合材料连接最终挤压强度的工程算法。结果表明：当螺栓断裂时，连接的最终挤压强度由螺栓剪切强度和螺栓直径/板厚比决定；连接存在挤压和剪切2种失效形式，与±45°铺层比例有关；工程算法的计算结果与试验结果吻合良好。所得试验结果和工程算法可为T800碳纤维增强复合材料螺栓连接的初步设计提供理论依据和技术支持。
关键词:
T800 碳纤维增强复合材料
,
螺栓连接
,
工程算法
,
应力集中减缓因子
,
初步设计
