含孔复合材料层合板的螺栓连接渐进损伤数值模拟

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文含孔复合材料层合板的螺栓连接渐进损伤数值模拟硕士研究生：孙学良指导教师：齐辉教授学科、专业：力学论文主审人：章继峰教授哈尔滨工程大学2018年3月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文含孔复合材料层合板的螺栓连接渐进损伤数值模拟硕士研究生：孙学良指导教师：齐辉教授学位级别：工学硕士学科、专业：力学所在单位：航天与建筑工程学院论文提交日期：2018年1月论文答辩日期：2018年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfor

2、theDegreeofM.EngNumericalsimulationofgradualdamageonbolt-bondedholecompositelaminatesCandidate:SunXueliangSupervisor:Prof.QiHuiAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:MechanicsDateofSubmission:Jan.,2018DateofOralExamination:Mar.,2018University:HarbinEngi

3、neeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于

4、哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日摘要复合材料以其优异的力学性能不仅在航

5、空航天等高新领域大量得到应用，而且在很多其他领域也得到很好的应用。在实际应用中，由于生产条件或者其他条件的限制，实际需求中会将几个部件连接来满足使用功能。因此，复合材料的连接是一个不可避免的问题；机械连接技术、胶结技术以及混合连接技术应运而生。机械连接具有存在后期维护简单的优势，所以机械连接在复合材料的连接中更为常见。另外，由于工程需要，比如说为了布线、走线；维护、维修等问题，复合材料层合板在实际应用中，会存在开孔的问题。所以，对机械连接复合材料层合板的开孔问题研究具有重要的意义。本文相关研究内容如下：1.介绍了各向异性弹性体理论

6、，奠定了后续复合材料理论基础；介绍了Abaqus有限元模拟软件，并就需要使用的部分进行了详细说明，为模型的建立提供了依据。2.介绍了几种失效判定准则以及材料刚度退化模型，并且对比分析了USDFLD、UMAT、VUMAT三种用户子程序，分别选取Hashin和Alvaro失效判定准则编写了VUMAT用户子程序。3.使用编写的用户子程序对单钉机械连接拉伸实验进行了数值模拟，并将仿真计算得到的极限载荷和最终破坏模式与文献进行对比，验证了模型的可行性。4.根据《复合材料设计手册》设计了一种可行的碳纤维/聚酰亚胺复合材料双钉机械连接结构，并对

7、双钉机械连接层合板不同开孔直径问题进行仿真计算。最后，选择两种典型的失效模式结构进行了渐进损伤的详细分析。关键词：复合材料;机械连接;渐进损伤;失效模式;失效准则IAbstractDuetoitsexcellentmechanicalproperties,compositematerialsarenotonlywidelyusedinaerospaceandotherhigh-techfields,butalsoappliedwellinmanyotherfields.Inpractice,duetoproductioncondi

8、tionsorotherconditions,theactualneedsofseveralcomponentswillbeconnectedtomeettheuseoffunctions.Therefore,theconnectionofcomp