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纤维增强复合材料接头的强度分析

发布于:2016-03-27 21:26
强度分析

      近年来,纤维增强复合材料由于具有比强度和比刚度高等诸多优点,被广泛应用在航空和航天飞行器结构上。随着复合材料应用范围的逐步扩展,众多学者对复合材料接头强度进行了研究,采用的方法主要有试验法和数值分析方法。特征曲线法由于具有计算简单,所需费用较少的优点而逐步引起工程人员的关注。特征曲线法由Whitney和Nuisna提出,后来被ChangFK应用到复合材料机械连接接头强度分析方面,KweonJitrIIwe等人又在此基础上提出了一种数值特征曲线法,该方法完全使用数值计算来确定拉伸和压缩特征长度,真正脱离了试验,减少了费用,但该方法是在确定层合板特征曲线后,对单层进行失效判断,认为任意一层特征曲线上单元发生破坏时层压板破坏,但是事实上特征曲线的确定和失效判断这两个环节不太对应,其研究对象分别是层合板和单向板,所以这种不对应必然与实际存在一定的差别,必然存在一定的误差。因此,有学者对此方法进行了改进,ChoiJir等提出采用FAI法庆效面积指标法无该法通过对各层特征曲线上单元的失效指标加权叠加,最终得到层合板的加权失效指标来确定接头的破坏载荷,P.PCnanho等通过试验方法确定各层的特征长度来计算接头的破坏载荷。
      所以在KweonJirHwe采用数值方法确定层合板结构特征曲线的启示下,本研究在P.PCamanho等人所采用方法的基础上提出了基于单层的数值特征曲线法,该法中各层的特征长度需要根据各层的受力特点分别确定,且特征长度均采用数值方法计算确定。与前述特征曲线法相比,该方法可以更加有效的预测接头的强度。
      特征曲线法假设含孔层合板的破坏区域扩展到一定的范围后,层合板结构才失去承载能力,此时认为结构破坏。基于此观点,特征曲线法需要首先确定层压板失去承载能力前破坏扩展的最大范围,即需要确定的特征长度,然后对破坏范围上—特征曲线上的层合板进行失效判断,层合板在该位置破坏时对应的外载荷就是层合板的破坏载荷。然而在实际计算中,由于层合板的破坏没有相应的破坏准则,在确定特征长度后,就把层合板特征曲线上单元最先一层发生破坏认为是层合板失效,特征曲线上最先一层失效所对应的外载荷就是层合板结构的破坏载荷。本研究提出了基于单层的特征曲线方法,由于各层材料或铺向角不同,其承载能力有一定的不同。根据各层承载能力的不同分别计算特征长度,根据各铺层的应力分布情况分别确定各层特征曲线,对各层特征长度确定的特征曲线上的单元进行失效判断,最后确定层合板接头的破坏载荷。


                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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