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

1、近幾十年來，增強材料纖維和基體樹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)的不斷進步，這促進了高性能的復(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，從微承力或次承力部件到主承力部件，應(yīng)用部位越來越多。復(fù)合材料與復(fù)合材料以及與其它材料的機械連接也越來越多，由于機械連

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節(jié)設(shè)計與分析至關(guān)重要。 在進行大型結(jié)構(gòu)的整體分析時，一般忽略了螺栓連接結(jié)構(gòu)的細節(jié)，因此在有限元分析結(jié)果中就不能準確顯示接觸部位薄弱的細節(jié)情況。在進行分析設(shè)計時往往會出現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)強度達到要求，而局部接觸位置由于應(yīng)力過于集中而出現(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。文中對單釘復(fù)合材料螺栓連接進行了試驗研究，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)，并對載荷與應(yīng)變數(shù)據(jù)進行綜合分析，考察了應(yīng)變隨時間和載荷變化的規(guī)律。通過此試驗可以具體的顯示復(fù)合材料的損傷的發(fā)生，擴展以及破壞的連續(xù)過程。將損傷開始的載荷作為單釘連接有限元模擬的載荷進行有限元接觸分析，得出了復(fù)合材料孔的等效應(yīng)力與文獻報道的極為接近。說明了這種方法的有效性。 接著對工程上應(yīng)用的復(fù)合材料與金屬板連接結(jié)構(gòu)進行不考慮螺栓的簡化模型的線性模擬和完整模型的接觸非線性模擬，對結(jié)構(gòu)變形、應(yīng)力及應(yīng)變進行