3钉带衬套复合材料/金属接头拉伸疲劳性能
2021-12-22安子乾舒茂盛程羽佳程小全
材料工程 2021年12期
安子乾,舒茂盛,程羽佳,郭 鑫,程小全
(1 北京航空航天大学 航空科学与工程学院,北京 100191;2 中国航空工业成都飞机设计研究所 强度部,成都 610091)
复合材料凭借高比强度、比模量等特点,以及抗冲击性、抗疲劳性、耐腐蚀性等优良性能,在航空航天领域得到了广泛应用[1]。复合材料结构在飞机结构质量中占比逐渐增大,这也成为判定飞机结构先进性的重要指标之一。
为了便于制造、维护以及传递较大载荷,机械连接在飞机结构中被大量使用,其通常是应力集中部位,必须合理设计,以实现载荷高效传递。带衬套沉头螺栓连接因其可以保持表面光滑度、降低雷击风险和提高承载效率等优点,已经在复合材料连接结构中得到了一定应用[2],而随着飞机结构中复合材料设计值的不断提高,结构的疲劳问题更加凸显,必须对此类螺接结构的力学性能进一步研究以实现更优的设计。
目前,人们已经建立了多种模型用于研究复合材料结构的疲劳性能,包括疲劳寿命模型、剩余强度/刚度唯象模型和渐进损伤模型[3],其中渐进损伤模型主要包括应力分析、失效分析以及材料性能衰减3个主要环节[4-5],该类模型除了可以进行结构疲劳寿命与剩余力学性能的预测外,还可对疲劳损伤进行分类定量的描述,这是其余两类模型所不能实现的,因此得到了越来越多的研究与发展。如Shan等[6]和Zhao等[7]基于最大应变破坏准则,通过实验建立材料剩余刚度和强度衰减模型,对复合材料双搭接头的疲劳性能进行了研究,得到了与疲劳实验较为接近的计算结果。……
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