都亚鹏胡晓郁楚海建

(1. 上海大学上海市应用数学和力学研究所，上海 200072;2. 上海大学力学与工程科学学院，上海 200444)

先进复合材料由于比强度高、比模量大、抗疲劳等特点，在航空航天领域发展非常迅速.复合材料在大型客机结构上的应用水平已经成为衡量飞机先进性的重要指标之一. 为了满足载荷传递和结构分块等需要，飞行器设计中往往需要大量使用机械连接，比如大型客机中存在多达几万个连接部件. 这些连接件的轻量化设计对提高飞机经济性具有重要意义. 由于复合材料的各向异性、脆性以及连接处复杂的三维应力状态，使得复合材料结构机械连接的强度设计不同于常规的金属材料结构. 以L 型连接件为例，在拉伸载荷工况下，复合材料会产生明显的由于层间剪切应力引起的分层现象，螺孔周围也会发生挤压破坏等现象[1]. 因此，如何合理地预测复合材料连接件的极限载荷，建立不同复合材料结构机械连接强度设计方法，实现复合材料连接件的可靠替代是一个重要研究方向.

针对复合材料结构机械连接的强度设计，国内外许多学者或机构开展了大量的试验和仿真研究. 薛克兴等[2]与中国航空航天工业部[3]在20 世纪90 年代基于大量复合材料结构件试验数据，对复合材料层合板机械连接设计的影响因素、失效分析等进行了研究，分析了螺孔间距、铺层厚度、铺层取向等对强度的影响. Lee[4]较早采用三维有限元计……