复合材料单面抽钉干涉配合连接失效分析.pdfVIP

第17届全国复合材料学术会议论文 复合材料单面抽钉干涉配合连接失效分析 Progressive Damage and Failure of Composite Joints With Blind Bolt 西北工业大学工程力学系 魏景超　矫桂琼　贾普荣 [ 摘要 ] 针对复合材料单钉双剪 紧固连接件不 同 种复合材料部件连接成为一个完整的整体。复合材料 干涉量配合的情况，建立 了能预测复合材料 紧固连接件 的连接形式一般可分为三类，胶接，机械连接和混合连 挤压强度的三维有限元模型。该模型考虑 了钉孔接触， 接。由于连接处需要较好的重复性和后续维护性，所以 渐进损伤 ，大变形理论 ，以及非线性剪切应力应变关 系， 大部分连接使用机械连接接头而较少使用胶接。在传 采 用 了 Hashin 失效判据 以及 Tan 材料性 能退化 准则， 递高载荷时通常采用螺栓连接而不采用铆接，而且螺栓 研 究 了不 同干 涉量（0% ，0.5% ，3% ）配合方式对连接 强 连接头的配合方式也由间隙配合逐渐向干涉配合过渡。 度和 刚度 的影响作 用。结果表 明适量的干 涉能提 高连 然而，目前关于机械固定接头的设计方法严重依赖于试 接挤压 强度 ，而 3% 干 涉配合 降低 了连接挤压 强度 ，并 验数据。因此，需要建立可靠的分析方法来准确预测复 与试验结果相 比较 ，吻合较好。 合材料螺栓连接结构的行为和强度。 关键词 ：复合材料　 单面抽钉　 干涉配合　 紧 固 在早期的一些文献 [1~4] 中建立了二维模型，研究 件连接　失效分析 了销钉加载板的平面应力分布，采用二维有限元理论 [ABSTRACT] A finite element model is developed 和经典层合板理论，并使用了迭代或反推法简化了销 to predict the bearing strength of composite bolted joints 钉与层合板孔壁之间的接触问题。文献 [5] 中，通过梁 with different sizes of interference fit. The model takes 单元或刚性连接单元连接孔边界上的节点和一个孔中 into account at the bolt-hole connection, progressive dam- 心节点的方法，来处理连接区域，而那些连接梁单元或 age, large deformation theory, and a nonlinear shear stress- 刚性连接单元的节点都假定为非连接区域。Naik and strain relationship. To predict progressive ply failure, Crews[3] 研究了钉孔间隙与加载孔周围应力分布的关系。 Hashin failure criteria and Tan degradation ruless are con- 假定配合条件为：无摩擦接触，刚性体销钉，准各向同性 ducted. The objectives of the study are to determine the ef- 层合板。在挤压应力 475MPa 下，间隙对最大径向应力 fect of interference fit on bearing strength of joints. Results 和环向应力都有很大的影响，并且这些应力随着间隙的 show that appropriate size of interference can improve 增大而增大。当间隙量为固定值时，随着挤压应力增大， bearing strength of joints, however, the joints of 3% inter- 径向应力，环向应力与挤压应力的关系式，由最初的非 ference fit have lower bearing strength. Better agreement 线性变为线性。对于完全配合