机械工程学报

作者：杨亚旭, 时建纬, 李成, 陈栋

单位：郑州大学机械与动力工程学院 郑州 450001

关键词：平纹机织复合材料,多尺度,胶-螺混合连接,承载性能；

基金：国家自然科学基金民航联合基金资助项目(U1833116)。

采用多尺度的方法对平纹机织复合材料胶-螺混合连接接头在拉伸载荷下的承载性能进行数值模拟和试验研究。首先从纤维束的微细观尺度出发，根据纤维丝六角形堆积方式和铺层中纤维束的卷曲结构，建立纤维束微观代表性体积单元(Representative volume element，RVE)模型和平纹机织复合材料铺层的细观RVE模型，并基于连续损伤力学模型和三维Hashin失效准则对RVE模型进行有限元仿真分析。然后根据局部均匀化方法，引入一种能够反映铺层间0°和90°纤维束交叉方式的等效交叉层合板(Equivalent cross-ply laminates，ECPL)模型，将细观RVE的性能参数等效为ECPL模型中0°和90°子胞的性能参数。最后，将ECPL模型进行扩展，建立不同搭接参数的平纹机织复合材料胶-螺混合连接宏观尺度有限元模型并进行仿真分析，得到接头的位移-载荷曲线和损伤过程。研究表明，增大搭接长度和宽度均可明显提高接头的峰值载荷和平均刚度；在单螺栓到四螺栓的变化范围内，混合接头的峰值载荷随螺栓数量的增多而增大，平均刚度随之减小；单螺栓搭接接头的承载性能随螺栓直径的增大呈现出先增大后减小的趋势，在这个过程中接头的破坏形式由复合材料板的面内剪切破坏向挤压破坏转变。

来源：2023年第22期

《机械工程学报》期刊编辑部

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