混合金属复合材料加筋板接头设计.pdfVIP

混合金属的复合材料加筋板接头设计 王振清，周 松，郭建明，谢永刚 （哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院，黑龙江哈尔滨 150001） 摘要：轻质高强的复合材料广泛应用于各行各业，随着复合材料结构尺寸的显著增大，复合材料结构也越来越复 杂，从而连接成为复合材料结构性能的关键性因素。本文，提出了一种混合使用金属与复合材料加筋板的接头， 研究了接头的几何参数。使用有限元方法，编写 USDFLD 损伤子程序，模拟了不同夹芯材料长度对于接头整体 刚度及失效在和的影响规律。分析了带金属接头的复合材料加筋板失效特性。 关键词：复合材料；接头；失效 Design of Hybrid Joint Made by Metal and Stiffened Composite Plate WANG Zhenqing, ZHOU Song, GUO Jianming, XIE Yonggang (College of Aerospace and Civil Engineering, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China) Abstract ：With wide application of lightweight and high strength composite materials in industries, structure dimension becomes larger, and composite structure is more and more complicated, and so the joint is key factor of composite structure. In this paper, a kind of hybrid joint made by metal and stiffened composite plate is proposed, and studies are carried on failure of composite hybrid joint. Finite element method and USDFLD failure subroutine are used to study influence of length of sandwich material on stiffness and failure of joint. Keywords ：Composite, Joint, Failure 复合材料具有材料与结构同一性、能够发挥复合效应及可设计性强的显著特点，在性能上具有比强度 [1] 与比模量高、抗疲劳性能好、耐腐蚀性好、阻尼减震性好、破损安全性高等优点 。复合材料在各行各业 得到广泛应用。随着能源的紧缺，复合材料以其轻质高强特性得到了更为广泛的应用，对比传统材料，轻 质复合材料在个领域内单位质量能源消耗大大减少。 由于复合材料具有各向异性，影响连接强度因素多，破坏模式复杂。因此国内外对此展开了大量研究， 并取了一系列成果，近些年来，发表了大量相关文章。C.T. McCarthy、M.A. McCarthy[2-8]研究了不同的螺 栓-孔间隙对复合材料连接强度、刚度及载荷分配的影响。Binnur[9]采用试验的方法研究了干涉、间隙配合 在不同几何尺寸下对复合材料失效载荷及破坏模式的影响，其最大间隙量达到 20% ，结果表明干涉、间隙 配合对连接破坏模式没有影响，但对连接强度有重要影响，适当的干涉能显著提高连接强度，并对于像拉 伸破坏，剪切破坏这样的弱连接表现的更为突出。张纪奎[10] 、Gray [11]也对复合材料多钉连接载荷分配 的问题进行了相关研究。张岐良[12]利用有限元软件 ANSYS 建立了单钉双剪复合材料单拉接头的 1/2 模 作者简介：王振清，教授，博士生导师，博士；主要从事粘性效应