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失效准则对工程估算复合材料连接强度的影响

2013-10-21李亚智

哈尔滨商业大学学报(自然科学版) 2013年4期
关键词:复合材料特征

李 玺,李亚智,姜 薇,李 彪

(西北工业大学 航空学院,西安 710072)

复合材料以其优越的性能在航空和航天领域得到越来越广泛的应用.在飞机结构中,复合材料机械连接接头是重要结构部位,其力学性能、强度和寿命值得关注.复合材料机械连接强度研究方法主要有试验法、基于累积损伤的分析方法和基于特征曲线的工程估算方法.累积损伤法可以对损伤过程和失效强度进行合理的预测,但由于复合材料连接损伤机理复杂,应力分析繁复,刚度退化方式各异,这对设计人员的应用造成诸多不便.因此,为了满足工程需求,设计人员经常采用特征曲线法估算机械连接强度.特征曲线法是一种近似估算方法,它不关注结构损伤的演变过程,但是应用方便.

特征曲线法最早由Whitney和Nuismer[1]提出,后来被Chang 等人[2]应用到复合材料机械连接接头强度分析方面,根据特征曲线上的应力,以某种准则为失效判据来预测层合板机械连接的强度值.在传统方法中,特征曲线的长轴及短轴长(Rc和Rt)需要通过试验测定.Jin-Hwe Kweon 等[3]提出用数值计算确定特征长度的方法,脱离了原有的确定特征长度的试验方法,降低了成本.之后,Camanho和Lambert[4]提出用层合板中的单层而非等效层合板来确定特征长度及特征曲线,从而有理由用单层失效准则确定接头强度.赵美英等[5]提出用临界层的特征长度来确定层合板的特征曲线,再结合失效准则确定连接件强度.虽然特征曲线方法计算简单……

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