复合材料层压板铆接修补剩余强度评估

机械连接修理是复合材料结构主要修补方式,由于拆卸方便、传递载荷大等优点,在结构维修中得到广泛应用。对修补结构进行强度评估是保证修理效果进行参数优化的必要步骤。本文采用数值模拟方法对两种铆接修补层压板的拉伸剩余强度进行了评估分析。层压板用壳元模拟,紧固件用梁元模拟,紧固件与孔的约束用多点约束技术模拟。在Abaqus商业化有限元分析软件及其二次开发平台上,利用用户自定义场(USDFLD)的方法对复合材料性能进行多级衰减。分析结果与试验结果一致性良好,破坏载荷的预估值与试验值误差在6%之内。分析方法对复合材料机械连接修理设计有一定的借鉴作用。

采用不同金属材料铆接修补碳纤维复合材料板的性能对比

随着复合材料在主承力结构上的应用,复合材料修理技术已经成为复合材料服役周期内的重要一环,其中利用金属的铆接修补方法在快速修补技术中具有重要应用。采用中心挖跑道形孔法模拟碳纤维复合材料损伤,分别使用不锈钢板与钛合金板对复合材料损伤件进行铆钉修补,对损伤件和两种修补件进行轴向拉伸试验,并采用应变计监测复合材料孔边及金属板中心应变。试验结果表明:采用不锈钢和钛合金与复合材料损伤件以铆接方式得到的修补件可承受的最大载荷相同,与未修补的相比提升了65.2%,说明对复合材料损伤板使用金属材料铆接修补具有一定补强效果,并且与使用不锈钢和钛合金材料进行修补的效果相当;在修补件拉伸过程中,碳纤维复合材料先于修补用金属材料失效;2种金属铆接修补件的破坏应变比无修补的损伤件的破坏应变略有增加但影响不大。