基于参数化方法的层合板单钉连接结构承载特性研究

基于Abaqus有限元分析平台,采用三维累积损伤理论和Yamada-Sun失效准则对层合板单钉连接结构的失效过程和承载特性进行了数值模拟,模拟结果与试验结果一致性较好。借助于Python语言和自编程序提出了一种层合板单钉连接结构三维有限元建模的参数化实现方法。该方法可以实现建模→分析→后处理的整个流程的自动化,极大降低了前期建模的时间成本。最后研究了几何参数、紧固件参数、载荷因素对层合板单钉连接结构承载特性的影响,研究结果表明:选择合适的板件长度、端距-孔径比、宽度-孔径比,增大孔的直径、孔的粗糙度和螺栓的预紧力可以有效提高层合板单钉连接结构的承载能力。

结合改进单胞模型的单钉双剪层合板螺栓连接结构挤压性能的多尺度表征分析

为提高螺栓连接层合板结构的可靠性和承载能力,基于ABAQUS软件及用户子程序(USDFLD),结合改进的单胞模型,建立了考虑组分材料失效的多尺度数值模型。利用该模型表征分析了单钉双剪层合板螺栓连接结构的力学性能,研究了铺层形式及几何尺寸对连接结构性能的影响。该模型的预报结果与试验结果吻合较好。结果表明:准各向同性层合板螺栓连接结构的挤压强度高于正交各向异性层合板连接结构的挤压强度,前者的失效模式为挤压失效,后者为剪出失效,该模式导致结构承载能力降低,设计中应避免。层合板边径比大于3时,不同宽径比连接结构的挤压强度趋近稳定值;但相同边径比的连接结构,其挤压强度随宽径比的增大而增大,连接结构设计时应给予考虑。