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复合材料层压板在螺栓作用下的有限元分析

2024-08-18 18:41阅读：

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编辑：杭州那泰科技 www.nataid.com
复合材料层压板在螺栓作用下的有限元分析
复合材料层压板在螺栓挤压作用下主要产生四类损伤形式：纤维拉伸失效、纤维压缩失效、基体拉伸失效以及基体压缩失效。由于本文中研究的是单钉双剪接头，层间分层损伤的影响比较小，因而在分析中不作考虑。Hashin准则已被广泛应用于复合材料接头有限元分析中，并能清楚判断累积损伤过程中的各种破坏形式。
文献中认为挤压损伤扩展超过垫圈外径时，结构便发生挤压破坏而失去承载能力，文献中对垫圈内外的材料刚度采用了不同的刚度退化模式，但对挤压破坏时垫圈内的刚度却没有进行折减。这种方法在模拟挤压破坏时对刚度的折减不符合真实的破坏机制，且误差较大。因此作者在文献中材料性能退化模型基础上，对纤维及基体压缩破坏的刚度退化形式做了改进。层压板
在垫圈内的部分由于螺栓预紧力的侧压作用，纤维不易发生微观屈曲。当损伤扩展到垫圈以外时认为螺栓预紧力的侧压作用开始逐渐丧失，纤维的微观屈曲现象急剧增加，沿厚度方向的裂纹也快速扩展。
试验测得了每件试件的载荷位移曲线以及破坏载荷。四组试件均为挤压破坏，且都是垫圈外侧的挤压破坏，这也说明了作者提出的挤压破坏刚度折减方法的合理性。为了模拟真实试验的加载过程，模拟采用强制位移约束方法，位移增量步取0.0067。用本文中所建模型计算的复合材料单钉双剪接头强度结果与试验结果对比情况如图所示。模拟的最终破坏载荷为曲线上第一次出现下降时的最大载荷。在整个模拟过程中未出现收敛困难的现象。


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