胶-螺混合连接结构强度分析及影响因素研究

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1、第4卷第2期2013年5月航空工程进展ADVANCESINAERONAUTICALSCIENCEANDENGINEERINGV01．4NO．2May2013文章编号：1674—8190(2013)02—186—07胶一螺混合连接结构强度分析及影响因素研究孟毛毛，赵美英，弥晓亮，万小朋(西北工业大学航空学院，西安710072)摘要：为深入分析胶一螺混合连接结构强度及影响因素，利用ABAQUS平台建立胶一螺混合连接三维渐进损伤模型，采用界面层损伤判据及退化方法来模拟胶层的损伤破坏。首先，将胶一螺混合连接结构强度分别与胶接结构、螺接结构强度进

2、行对比，详细阐释胶一螺混合连接结构与胶接结构承载机理及胶接区应力分布形式；然后，分析讨论钉头形式及宽径比对混合连接结构强度和损伤形式的影响。结果表明：胶一螺混合连接结构强度优于胶接结构和螺接结构，并得到了可有效提高结构强度的钉头形式及最佳宽径比。关键词：复合材料；混合连接；单搭接；埋头钉；损伤中图分类号：TB33文献标识码：AAnalysisoftheBonded—boltedHybridCompositeJoints’StrengthandInfluencesMengMaomao，ZhaoMeiying，MiXiaoliang，Wan

3、Xiaopeng(SchoolofAeronautics，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an710072，China)Abstract：InordertOanalyzethestructuralstrengthofbonded-boltedhybridcompositejointsandtheinfluencefactorscomprehensively，athree—dimensionalprogressivedamagemodelofbonded—boltedjointsisestab

4、lishedwithABAQUSandbyemployingcohesivezonemethodtOsimulatethebehaviorofadhesive．Firstly，thestruc—turalstrengthofbonded—boltedhybridjoints，bondedjointsandboltedjointsarecomparedrespectivelyandade—tailedexplanationismadetOtheloadcarryingmechanismandstressdistributioninbond

5、ingareaofbonded—．bol——tedhybridjointsandbondedjoints；then，theinfluencesofboltheadtypeandwidthtOdiameterratiotOthestructuralstrengthanddamagetypetObonded-boltedhybridstructurearediscussed．Theresultshowsthatbondedboltedhybridjointisthebestamongthethreeintermsofstructuralst

6、rength，andputtingforwardthebestboltheadtypeandwidthtOdiameterratiotOimprovethestructuralstrength．Keywords：composite；hybridjoints；single-lapjoints；countersunkhead；damage0引言复合材料以其高比强度、高比模量、良好的抗疲劳损伤、力学性能的可设计性等优良性质，在航空航天领域的应用越来越广泛。但由于当前技术水平的限制和结构设计、工艺、维修、检查的需要，必须安排一定的设计分离面，这

7、就不得不考虑复合材料结构的连接设计问题。目前工程上复合材料收稿日期：2012-06—04；修回日期：2012—06—28通信作者：孟毛毛。mengmm324@sina．corn结构的连接方式主要有机械连接(包括螺栓连接和铆钉连接)、胶接以及混合连接。对机械连接和胶接的相关理论，国内已经有很多学者进行了深入地分析与讨论，但是对胶连接和螺栓连接组合使用的胶一螺混合连接，虽然在很多领域已经大量使用，国内外相关研究和报道却较少，且各自结论不一。白瑞祥等u。21认为胶～螺混合连接对提高接头的承载能力没有很好的效果，其原因主要是胶接和螺栓连接的承载

8、机理不同，导致两种连接方式不能同时发挥作用，故对结构连接强度的提高没有积极影响；YoungHwanLee等口‘4]研究表明，胶一螺混合第2期孟毛毛等：胶一螺混合连接结构强度分析及影响因素研究187连接对连接