复合材料混合连接结构拉伸性能与影响因素分析

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1、2013年10月第39卷第10期北京航空航天大学学报JournalofBeringUniversityofAeronauticsandAstronauticsOctober2013V01．39No．10复合材料混合连接结构拉伸性能与影响因素分析黄文俊程小全武鹏飞李钟海(南京航空航天大学航空宇航学院，南京210016)(北京航空航天大学航空科学与工程学院，北京100191)摘要：胶螺混合连接设计适当，能够提高结构的连接效率．针对复合材料胶螺(螺钉)混合连接结构中存在的分析与设计问题，在ABAQUS软件平台上建立了损伤累积三维有限元模型，其中考虑了胶层物理非线性以及非线性接触等问题，连接结构

2、拉伸强度及损伤破坏过程的计算结果与试验结果基本吻合，证明了所建模型的有效性．在此基础上，研究了复合材料层合板端头翻边、胶层厚度、胶层韧性以及接触面摩擦系数等因素的影响．结果表明：复合材料层合板端头翻边对混合连接结构具有增强作用，能够提高结构的拉伸强度；韧性胶层能够提高结构的拉伸强度，但胶层厚度对结构的强度基本没有影响；螺钉杆与连接孔接触面间摩擦系数越大，连接结构的拉伸强度越高．关键词：复合材料层合板；胶螺混合连接；拉伸；强度；损伤中图分类号：TB332文献标识码：A文章编号：1001．5965(2013)10．1408-06Analysisontensilepropertiesandin

3、fluencefactorsofcompositehybridjointsHuangWenjun(CollegeofAerospaceEngineering，Nanji“gUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China)ChengXiaoquanWuPengfeiLiZhonghai(SchoolofAeronauticScienceandEngineering，BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing100191，China)Abstract：Prop

4、erbohedorscrew／bondedhybridjointdesigncanimprovethestructureefficiency．Inordertosolvetheanalysisanddesignproblemsthatexistinscrew／bondedhybridcompositejointstructures，a3Ddamageaccumulationfiniteelementanalysis(FEA)modelwasestablishedbasedonthesoftwareofABAQUS．Non·linearpropertiesoftheadhesivesand

5、non-lineartouchproblemswereincludedinthismodel．Theanalysisresultsofthetensilestrengthanddamagepropagationandfailureofthejointstructuresagreewiththetestresults．Andthemodeleffectivenesswasproved．Thentheinfluencefactorssuchastheflangeatthetipofthelaminates，adhesivefilmthickness，adhesivetoughnessandc

6、ontactsurfacefrictioncoefficientsonthejointtensilepropertieswerestudied．Theresultsshowthattheflangeatthelaminatetipcanreinforcethehybridjointstructuresandimprovetheirtensilestrength．AdhesivewithhightoughnesscanimprovethejointtensilestrengthandthefilmthicknessalmosthasnOeffectonthestrength．Higherf

7、rictioncoefficientbetweenthescrewpinandtheholesurfacecangivegreaterjointtensilestrength．Keywords：compositelaminate；screw／bondedhybridjoint；tension；strength；damage复合材料胶螺混合连接存在质量控制和无损检测都困难、多钉连接时胶层与螺栓之间的载荷分配无法确定，以及容易发生内聚破