分层对复合材料机械连接结构承载能力的影响

来源：复合材料学报杂志2018年第1期北京时间：

作者：董大龙, 周翔, 汪海, 姜晓伟,

摘要：针对含孔边分层复合材料沉头螺栓连接结构，通过挤压试验及有限元仿真，研究了孔边分层对复合材料连接结构力学性能的影响。通过连接孔的挤压试验，得到了不同类型试验件的承载能力与破坏模式。有限元仿真中，基于ABAQUS有限元分析软件建立了复合材料机械连接的三维有限元模型，进行复合材料渐进失效损伤模拟，并采用内聚力单元来模拟预制分层。有限元计算得到载荷-位移曲线和变形模式与试验吻合较好，从而验证了有限元模型的有效性。在此基础上，分析了含孔边分层的复合材料机械连接结构的破坏机制，并研究了分层位置、分层面积大小和分层形状对该结构承载能力的影响。研究表明：复合材料的破坏始于沉头孔中的直孔区域，且当预制分层位于直孔区域时，结构的承载能力最低；分层形状为圆形和正方形时，会严重影响结构的承载能力，分层形状为椭圆形时，对承载能力影响较低。无论分层形状如何变化，分层总是从受挤压的一侧开始，以半圆弧的形状向受挤压方向进行扩展。

关键词：孔边分层, 复合材料, 机械连接, 有限元, 参数化分析,