复合材料层板多钉机械连接强度计算方法

提出了一种适于设计计算使用的复合材料层板多钉机械连接强度分析方法。该方法将复合材料板多钉机械连接强度分析问题化为求解各向异性体弹性理论中的复势函数边值问题,以Faber级数和最小二乘边界配置技术为工具导出了孔边应力的级数解表达式。选用的孔边特征曲线上的点应力失效判据避开了孔边接触、材料非线性、大位移、刚度减缩等复杂且难以验证的强度摸拟计算过程。计算方法与试验符合性较好。文中还详细探讨了铺层比例、排距等设计参数对钉载分配、挤压强度的影响规律。

复合材料连接件钉载分配与孔周应力解析计算

钉载分配与钉孔边应力集中是多钉机械连接结构设计和强度校核中十分关心的问题。本文基于经典层合板理论以及平面弹性复变方法,充分利用Faber级数工具,将多钉连接的工程问题变成解析函数边值问题。结合特定边界条件的处理方法,利用一种基于待定系数法的动态选点方式求解傅里叶系数,将计算应力函数未知系数的问题转化为非线性方程组的迭代求解,最终利用最速下降法求解了非线性方程组,得到完备的应力函数及钉载值。在此基础上计算了材料坐标系下不同铺层角的各层孔周应力,首先:进行了一列三钉连接的实例计算,得到的钉载分配结果与其他解析法已有结果比较接近,1号、2号、3号螺栓钉载分配相对误差分别为-0.008%、1.9%、-0.008%;随后又将三排三列多钉连接实例计算得到的钉载比例以及孔周应力分布与有限元法得到的对应值进行了比较,发现本文的解析法计算的结果与有限元法结果吻合良好。这表明本文方法有一定的合理性和工程应用价值。