复合材料机械连接层合板孔边应力集中研究

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1、第3卷第4期航空工程进展Vo1．3NO．42012年11月ADVANCESINAERONAUTICAISCIENCEANDENGINEERINGNOV．2O12文章编号：16748190(2012)04—438—04复合材料机械连接层合板孔边应力集中研究郑洁，李龙彬，钱超(1．第一飞机设计研究院强度设计研究所，西安710089)(2．第一飞机设计研究院结构设计研究所，西安710089)摘要：为在设计复合材料机械连接时有据可循，采用有限元分析方法，对复合材料机械连接层合板进行分析，给出正交异性带孔板相对边距H／d

2、以及相对宽度d／B对孔边应力集中的影响，结果表明：H／d及d／B对孔边应力集中因子的影响较大；随H／d的增加，最大环向应力集中因子K减小，而径向最大应力与挤压应力比K变化不大；当复合材料板的宽度减小时，环向最大应力与挤压应力比K增大，而K，几乎不会随d／B的改变而改变，但径向应力的分布会因孔外形的变化而产生明显的差异。为复合材料机械连接设计提供了一定的参考。关键词：复合材料；机械连接；应力集中；有限元中图分类号：V214．8；TB332文献标识码：AStudyonHoleEdgeStressConcentrat

3、ionofCompositeLaminatesZhengJie，LiLongbin，QianChao(1．StrengthDesignandResearchDepartment，ThefirstAircraftInstitute，Xi’an710089，China)(2．StructuralDesignandResearchDepartment．ThefirstAircraftInstitute，Xi’an710089，China)Abstract：Theholeedgestressconcentrationo

4、fcompositelaminatesisstudiedbyfiniteelementmethodforde—signingthecompositemechanicalconnections．TherelationsbetweenthestressconcentrationandtherelativeedgedistanceH／d、relativewidthd／Bareconcluded：theH／dandd／Bareofgreateffectonstressconcentra—tion；themaximumc

5、ircumferentialconcentrationfactorKdecreaseswiththeincreaseofH／d，hutratioofmaximumradialstressestObearingstressKisnearlynotchanged；theratioofmaximumcircumferentialstresstObearingstressKdincreaseswiththedecreaseofd／B，however，theK，hardlychanges，buttheradialstre

6、sschangesvisibly．TheresultscanbeusedasreferencetOcompositemechanicaljointdesign．Keywords：composite；mechanicaljoint；stressconcentration；finiteelementmethod借助于数值分析方法【1]。Gerhardt_3采用杂交元0引言研究了含圆孔有限大层板的应力集中问题；许希武[4利用经典层板理论，详细探讨了铺层形式、层飞机各部件复合材料的破坏多发生在机械连板大小、椭圆度等参数

7、对含孔有限大层板应力集中接处，形式复杂多样，在进行设计时要求有成熟的的影响；矫桂琼_￡采用三维有限元方法分析了层间分析方法和使用经验。对复合材料机械连接层合加胶膜层压板的层间应力边缘效应；姚学诗[6]利用板孔边应力集中问题的研究，由于较为复杂，已成实验和有限元方法研究了带圆孔复合材料层合板为研究热点。的应力集中，分析了铺层方式对孔边应力集中的对于复合材料孔边应力集中的研究，目前大多影响。本文采用有限元分析的方法，对复合材料机械收稿日期：2012-01—30；修回日期：201203—18连接板的孔边应力集中展开研

8、究，给出正交异性带通信作者：郑洁，jenny8522@yahoo．cn孔板的相对边距H／d以及相对宽度d／B对孔边第4期郑洁等：复合材料机械连接层合板孔边应力集中研究439应力集中的影响，以此作为复合材料机械连接板孑L边应力集中情况的参考，为复合材料机械连接提供设计依据。1有限元模型工程中常用的复合材料结构在很多场合具有某种对称性，因此在很多情况下各向异性的问题可以化为正交各向异性的问