层合板螺栓连接结构性能影响因素与测试夹具

为提高复合材料层合板螺栓连接结构的可靠性和承载能力,基于ABAQUS软件及其提供的用户子程序,建立了结合改进的通用单胞模型(即GMC模型)的宏-细观多尺度数值分析方法。从细观组分材料分析层合板螺栓连接结构力学性能的影响因素。结果表明:准各向同性层合板螺栓连接结构的失效模式为挤压失效且该结构的挤压强度较高;此外,相同边径比E/D的连接结构,其挤压强度随宽径比W/D的增大而增大;当螺栓预紧力为4.2 N·m时,结构的承载能力趋于稳定值;适当的干涉配合能提高结构的承载能力;测试夹具的厚度应不小于3 mm,夹具内侧凸台的直径应为层合板开孔直径的2倍。

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。