预紧力对层合板螺栓连接强度的影响研究

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1、第3卷第2期航空工程进展Vo1．3No．22012年5月ADVANCESINAER0NAUTICALSCIENCEANDENGINEERINGMav2O12文章编号：16748190(2012)02—189—06预紧力对层合板螺栓连接强度的影响研究王佳宁，赵美英，周银华(西北工业大学航空学院，西安710072)摘要：预紧力的大小对连接件的连接强度具有较大的影响。在ABAQUS软件环境下建立层合板螺栓连接结构的三维有限元模型，引入改进的Hashin三维失效判据，并提出了一种新的结构刚度分区退化模型，分别计算了预紧力存

2、在的条件下凸头螺栓和沉头螺栓连接情况下单搭接层合板的失效情况。计算结果与试验结果的对比表明：采用这种刚度退化模型的计算结果较为精确；预紧力对凸头螺栓连接和沉头螺栓连接的失效情况影响不同，合适的预紧力可以提高层合板的极限强度，过大的预紧力不利于结构的承载。关键词：复合材料；螺栓连接；预紧力；极限强度；分区退化模型中图分类号：V215文献标识码：AResearchonInfluenceofPre—tighteningForcetoLaminateBoltJointStrengthWangJianing，ZhaoMeiy

3、ing，ZhouYinhua(SchoolofAeronautics，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an710072，China)Abstract：Pre—tighteningforceisofgreatinfluenceonlinkingstrengthofconnector．A3DmodelofcompositelaminateswithboltedjointiscreatedbyusingthesoftwareABAQUS．TheimprovedHashin，t

4、he3Dfailurecriteria．isalsointroduced，andanewdegradationmodelcalledPartitionDegradationModelisputforward．Byu—singthismethod，thefailuresituationofsinglelaplaminatedplateswiththeconnectionofraisedheadboltandcountersunkheadboltarecalculatedseparatelyinthecondition

5、ofexistenceofpre—tighteningforce．Comparedwiththetestresults，itshowsthatthecomputingresultsaremoreaccuratebyusingthisdegradationmode1．Thepre-tighteningforceisofdifferentinfluenceonfailuresituationbetweenraisedheadboltandcountersunkheadbolt．Italsoindicatesthatth

6、eultimatestrengthoflaminatewillbeenhancedwithappropriatepretighte—ningforceandexcessivepre-tighteningforcewillimpairtheloadcarryingcapacityofthestructure．Keywords：composites；boltjoint；pre—tighteningforce；ultimatestrength；partitiondegradationmodel对螺栓连接施加比较大的预紧力

7、。张永杰等口研0引言究了预紧力的施加方法，认为通过降温法及截面法添加预紧力可以满足精度要求；McCarthyMAl3j随着复合材料制造工艺的成熟，整体成型的结通过试验方法研究了预紧力对螺栓孔边应力的影构减少了零部件的数量，但是复合材料结构之间的连接仍然不可避免Ⅲ。需要重复拆装和承载较大响，指出预紧力导致的侧压作用可以引起孔边应力的接头，大都采用螺栓连接。在有些特殊结构的设的集中；GrayP用二维方法计算了预紧力对钉计中，有时为了满足结构的可靠性和密封性要求会载分配及单钉连接强度的影响，认为预紧力对钉载分配影响不大，

8、但对连接强度有较大的影响。本文在ABAQUS环境下，建立了复合材料层合板螺栓连接的三维有限元模型，利用刚度削减模收稿日期：2010—12—27；修回日期：201卜o2—26通信作者：王佳宁，mayufly@163．com拟损伤，并提出了一种新的结构退化模型，对预紧19O航空工程进展第3卷力的存在是否影响以及如何影响层合板连接结构模拟螺栓预紧力的效果；另一种是