碳纤维增强复合材料螺栓连接失效分析文献综述

 2022-01-09 06:01

全文总字数:3106字

文献综述

1. 研究背景纤维增强复合材料通常在商业应用中作为传统材料的替代品,并且因为它们具有高比刚度和比强度,低质量和可设计性等优点,广泛应用在工程领域。

航空航天结构中通常采用大量的连接,复合材料螺栓接头可以方便地拆卸和更换,是复合结构中的首选连接。

然而,由于钻孔和各向异性产生的高度应力集中,这些接头始终是结构中的薄弱环节,它们的失效对结构安全性和完整性产生了重要影响,研究螺栓连接的失效模式和强度具有重要意义。

螺栓连接强度受几何尺寸、铺层方式、螺栓孔间隙、摩擦等多种因素影响,选择合适的方法来预测强度尤为重要。

目前,常用于预测复合螺栓连接强度的方法包括分析法,基于弹簧法和有限元(FE) 方法。

其中,基于弹簧法是把多螺栓连接建模为一系列弹簧并且每个螺栓使用线性或分段线性刚度模型来描述,由于其简单性和效率而在工程中通常被使用[1]。

Tate[2] 等首先建立了用于分析双搭接接头的弹簧方法。

Gray等[3]将弹簧法应用于单搭接接头的高效数值模型,发现该模型能够很好地捕捉到接头的物理变形和载荷位移响应。

Taheri-Behrooz 等[4]开发了非线性弹簧质量模型,用来考虑材料非线性的影响。

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