胶层对复合材料多螺栓连接力学性能及钉载分配的影响

通过试验和数值方法研究了单搭接复合材料胶螺混合连接在拉伸载荷下的力学性能及钉载分配。测试了多螺栓机械连接和胶螺混合连接的破坏载荷、失效模式和钉载分配,结果显示两种连接方式下连接层合板的破坏模式均为拉伸破坏与挤压破坏的混合失效模式,胶螺混合连接中胶层的破坏模式为胶层剥离。胶层的存在使混合连接的钉载分配更加不均衡,因此机械连接的整体结构破坏载荷要略大于胶螺混合连接。采用ABAQUS显示求解器建立了多螺栓机械连接和胶螺混合连接的渐进损伤模型,用VUMAT子程序预测复合材料的损伤,并利用粘结单元模拟胶层的失效。该模型可以有效预测结构的破坏载荷、失效模式和钉载分配。给出了混合连接中胶层的损伤演化过程,分析了加载过程中胶层对钉载分配的影响。钉载分配结果显示:机械连接的钉载分配呈现两边高,中间低的“盆状”分布,混合连接胶层延迟了螺栓受载,并改变了钉载分配的比例,使得最外侧螺栓承担了更大的载荷,加速了结构的破坏。

曲面碳纤维增强树脂复合材料点阵夹芯结构的弯曲和振动特性

采用热压一次成型的工艺制备了曲面碳纤维增强树脂复合材料点阵夹芯结构,进行了三点弯试验探究了结构的弯曲破坏载荷与破坏模式。结果显示:结构的载荷位移曲线分为4个阶段,分别为线性阶段、损伤起始阶段、损伤演化阶段和失效阶段;破坏模式主要为面板压溃与节点失效。通过ABAQUS显示求解器建立了有效的弯曲和模态振动模型,得到弯曲破坏过程的失效模式、载荷位移曲线及结构振动模态与固有频率。讨论了不同参数(几何参数和材料性能)对弯曲和振动性能的影响,比较了不同边界条件对固有频率的影响。结果显示:相对密度(面板厚度、芯子直径)的增加会使结构的弯曲破坏载荷和固有频率增大,而芯子倾角ω的增大会使弯曲破坏载荷与固有频率的减小;材料的比刚度越大,固有频率越高。