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考虑间隙配合的复合材料钉载分配均匀化方法

谢宗蕻 , 李想 , 郭家平 , 熊璇 , 党晓娟

复合材料学报 doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20151013.003

针对多钉连接中因复合材料脆性等因素导致结构中的钉载分配不均匀,以及接头在承载较大的钉位置易发生过早破坏的问题,提出了调整钉孔配合间隙改善钉载分配的不均匀性的优化方法.首先,基于弹簧质量模型,以钉孔间隙为设计变量,建立了多钉连接钉载分配的二次规划优化模型.然后,采用内点法对优化模型进行了求解,得到了优化模型的全局最优解.最后,以复合材料5钉双剪接头为例,对钉孔间隙进行了优化,将计算结果与有限元预测结果进行对比.结果表明:模型优化结果与有限元结果吻合较好,优化后最大钉载比例由41.1％降低到了20％.采用该模型可以高效、准确地实现复合材料多钉连接钉载分配比例的均匀化设计.

关键词: 复合材料机械连接 , 弹簧质量模型 , 间隙配合 , 钉载分配 , 优化

各向异性复合材料开孔板拉伸强度预测及模型验证

谢宗蕻 , 李想 , 郭家平 , 熊璇 , 党晓娟

复合材料学报 doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20160315.009

基于有限断裂力学方法建立了一种预测多向复合材料开孔板拉伸强度的通用和半经验模型。该模型同时采用基于应力形式的失效准则和基于能量形式的失效准则预测失效。模型仅需铺层弹性常数、无缺口层合板的强度以及0°铺层的断裂韧性等参数。基于线弹性断裂力学建立了多向复合材料层合板的断裂韧性与0°铺层断裂韧性之间的关系，进而预测了任意铺层复合材料开孔板发生纤维主导拉伸失效时的强度。将模型预测结果与开孔板拉伸强度的试验数据进行了对比验证，预测误差最大为9.7%，与点应力和平均应力等方法的对比表明，该模型的预测精度高于传统的特征长度方法。

关键词: 复合材料 , 开孔板 , 拉伸强度 , 有限断裂力学 , 断裂韧性

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