热力耦合作用下复合材料沉头螺栓搭接结构渐进损伤研究

摘要：

本文对采用沉头螺栓连接的复合材料层合板的损伤扩展过程和强度进行了数值研究.建立一个新的三维渐进损伤模型,来预测在扭矩和温度的共同作用下复合材料沉头螺栓搭接结构的极限承载能力和渐进损伤扩展.该模型将考虑热应变的复合材料本构方程、失效准则和材料退化准则、温度诱导的刚度和强度修正参数整合到VUMAT子程序中,采用热力耦合方法进行准静态模拟.研究结果表明:渐进损伤模型能够准确地预测温度和螺栓扭矩对该搭接结构极限承载能力的影响,能够清晰地反映失效机理和损伤扩展过程.随着温度的升高,当扭矩超过15 N·m时,搭接结构的极限承载强度不断减小.层合板纤维损伤主要受0°方向载荷影响,层合板基体损伤主要受90°方向载荷影响,失效单元沿施载方向扩展至自由边界失效.

关键词：复合材料、沉头螺栓连接、VUMAT、温度、螺栓扭矩、渐进损伤模型

分类号：TB332(工程材料学)

资助基金：天津市教委自然科学项目;中央高校基金;中国民航大学实验技术创新基金;天津市科技计划项目;国家自然科学基金

在线出版日期：2022-04-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：5-14