螺栓连接层合板结构失效模式多尺度数值分析

为充分发挥螺栓连接层合板结构的力学潜能,构建宏-细观多尺度数值方法,从细观组分材料性能出发准确地预测结构的失效载荷,模拟局部损伤的产生、扩展过程,指导结构设计.基于有限元软件ABAQUS提供的用户自定义子程序(USDFLD),引入改进的单胞模型(GMC模型),建立考虑细观组分材料损伤/失效的宏-细观多尺度数值分析模型,模拟预报螺栓连接层合板结构在双剪切载荷作用下的损伤模式及挤压强度,模型的预报结果与文献及实验结果吻合较好,充分证明模型的预报能力.利用该模型进一步分析试件的几何尺寸对结构损伤模式及挤压强度的影响.结果表明:结构宽度与孔径比尺寸的变化对结构的损伤模式及挤压强度均有影响,且对挤压强度的影响较大,在结构的设计过程中应给予充分的考虑.

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。