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    纖維增強(qiáng)復(fù)合材料接頭的強(qiáng)度分析

    發(fā)布于:2016-03-27 21:26
    強(qiáng)度分析

          近年來(lái),纖維增強(qiáng)復(fù)合材料由于具有比強(qiáng)度和比剛度高等諸多優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用在航空和航天飛行器結(jié)構(gòu)上。隨著復(fù)合材料應(yīng)用范圍的逐步擴(kuò)展,眾多學(xué)者對(duì)復(fù)合材料接頭強(qiáng)度進(jìn)行了研究,采用的方法主要有試驗(yàn)法和數(shù)值分析方法。特征曲線法由于具有計(jì)算簡(jiǎn)單,所需費(fèi)用較少的優(yōu)點(diǎn)而逐步引起工程人員的關(guān)注。特征曲線法由Whitney和Nuisna提出,后來(lái)被ChangFK應(yīng)用到復(fù)合材料機(jī)械連接接頭強(qiáng)度分析方面,KweonJitrIIwe等人又在此基礎(chǔ)上提出了一種數(shù)值特征曲線法,該方法完全使用數(shù)值計(jì)算來(lái)確定拉伸和壓縮特征長(zhǎng)度,真正脫離了試驗(yàn),減少了費(fèi)用,但該方法是在確定層合板特征曲線后,對(duì)單層進(jìn)行失效判斷,認(rèn)為任意一層特征曲線上單元發(fā)生破壞時(shí)層壓板破壞,但是事實(shí)上特征曲線的確定和失效判斷這兩個(gè)環(huán)節(jié)不太對(duì)應(yīng),其研究對(duì)象分別是層合板和單向板,所以這種不對(duì)應(yīng)必然與實(shí)際存在一定的差別,必然存在一定的誤差。因此,有學(xué)者對(duì)此方法進(jìn)行了改進(jìn),ChoiJir等提出采用FAI法慶效面積指標(biāo)法無(wú)該法通過(guò)對(duì)各層特征曲線上單元的失效指標(biāo)加權(quán)疊加,最終得到層合板的加權(quán)失效指標(biāo)來(lái)確定接頭的破壞載荷,P.PCnanho等通過(guò)試驗(yàn)方法確定各層的特征長(zhǎng)度來(lái)計(jì)算接頭的破壞載荷。
          所以在KweonJirHwe采用數(shù)值方法確定層合板結(jié)構(gòu)特征曲線的啟示下,本研究在P.PCamanho等人所采用方法的基礎(chǔ)上提出了基于單層的數(shù)值特征曲線法,該法中各層的特征長(zhǎng)度需要根據(jù)各層的受力特點(diǎn)分別確定,且特征長(zhǎng)度均采用數(shù)值方法計(jì)算確定。與前述特征曲線法相比,該方法可以更加有效的預(yù)測(cè)接頭的強(qiáng)度。
          特征曲線法假設(shè)含孔層合板的破壞區(qū)域擴(kuò)展到一定的范圍后,層合板結(jié)構(gòu)才失去承載能力,此時(shí)認(rèn)為結(jié)構(gòu)破壞。基于此觀點(diǎn),特征曲線法需要首先確定層壓板失去承載能力前破壞擴(kuò)展的最大范圍,即需要確定的特征長(zhǎng)度,然后對(duì)破壞范圍上—特征曲線上的層合板進(jìn)行失效判斷,層合板在該位置破壞時(shí)對(duì)應(yīng)的外載荷就是層合板的破壞載荷。然而在實(shí)際計(jì)算中,由于層合板的破壞沒(méi)有相應(yīng)的破壞準(zhǔn)則,在確定特征長(zhǎng)度后,就把層合板特征曲線上單元最先一層發(fā)生破壞認(rèn)為是層合板失效,特征曲線上最先一層失效所對(duì)應(yīng)的外載荷就是層合板結(jié)構(gòu)的破壞載荷。本研究提出了基于單層的特征曲線方法,由于各層材料或鋪向角不同,其承載能力有一定的不同。根據(jù)各層承載能力的不同分別計(jì)算特征長(zhǎng)度,根據(jù)各鋪層的應(yīng)力分布情況分別確定各層特征曲線,對(duì)各層特征長(zhǎng)度確定的特征曲線上的單元進(jìn)行失效判斷,最后確定層合板接頭的破壞載荷。


                                                                                      專業(yè)從事機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)│有限元分析│強(qiáng)度分析│結(jié)構(gòu)優(yōu)化│技術(shù)服務(wù)與解決方案
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