教授-复合材料连接结构分析方法及力学性能

Beihang赵丽 主要内复合材料基本概念和发展历先进复合材料结构力学基先进复合材料有限元分析技术基机械连接分析方法及力学性胶接连接分析方法及力学性Beihang先进复合组一、复合材料基本概念先进复合组复合材基体材先进复合材是指结构性能相当工程上称两种或两种以上的材料在宏观尺寸上组成的新材料称为复合增强材 间具有明或优于铝合金地复合材料,如碳纤维增强树脂基复合材料,陶瓷基和碳基复合材料材料等Beihang复合材料结构的宏微观分一、复合复合材料结构的宏微观分细观尺度分析考虑基体和增强体材料；模拟细介观尺度分析宏观结构模型多宏观结构模型多尺度分析方法细观尺介观尺宏观尺Beihang复合材料特一、复合材料基本概复合材料特材料名

密 拉伸强

弹性模

比强

比刚S玻璃/

Beihang复合材料特能一、复合材料基本概念复合材料特能复合材纵向拉伸模量横向拉伸模量力学面内剪切模量泊松比纵向拉伸强度Xt横向拉伸强度Yt纵向压缩强度Xc横向压缩强度Yc面内剪切强度Beihang复合材料特一、复合材料基本概念复合材料特材料可设计性减振减振性能20世纪60年代的生命力20世纪60年代的生命力Beihang材料第三阶段（1950-1969）：铝、钛、一、复合材料材料第三阶段（1950-1969）：铝、钛、第一阶段（1903-1919）飞机

第二阶段（1920-1949）第四阶段（1970-21世纪初）：铝(主)、钛、钢、复合材第五阶段（21世纪初-）:复合材料(主)、铝、钛、Beihang一、复合材料基本概念和发展A350-

F-F-

成为衡量飞机结构先进性的重要指标之Beihang军机:民机一、军机:民机Beihang航天应一、复合材料基本概念和发航天应全复合材全复合材料太Beihang我国航天一、复合材料基本概念和我国航天风云风云二神Beihang2070国外复合材料发展相关资助2070国外复合材料发展相关资助1976-1985：飞机节能计划1988-1998：先进复合材料技术计划1996-2007：低成本复合材料计划2007-2016：航空安全专项-2000-2005：技术应用的近期商业目标计划2005-2010：先进低成本机体结构计划国外复合材料发展相关资助一、复国外复合材料发展相关资助项目名资助时研究目技术成飞机节能力构件，20世纪90年代用于主承力构件定面,并通过适航审定降低成本20%～30%。(RFI)等低成本制造工艺。先进亚全尺寸复合材料评估复材机翼结构的设技术计进一步发展复材结构部件的应考核了制造技降低成本，改进飞机性重点开展整体结构和块状结构的耐久性/损伤容限设计技术研究，验证"整体结构"于民机机身结构的可一、复合材料基本概念和发展项目名低成本复

资助

时

研究目结构相比降低50%成本针对小批量生产或试

技术成RTM框架、ATP外板壁板、热塑性LDF以及型低成本化的方技术计

飞机的低成本加工方法使用石膏的低成本夹

工业

4

开发可在低温和低压的复合材测、预测和预防问题

摆脱热压釜等自动化制造技术、结构一、复合材料基本概念和发展项目名资助时研究目技术成欧共Glare机身壁板，焊挤机身壁板技费用和降低费面进行欧发展大型民机复合材料机身重30%，降成本革新设计理念和制方Beihang一、复合材料基本概念和发展飞机结构复合材料Beihang一、复合材料基本概念和发展A350- Beihang复合材料在空客A350XWB上的Beihang一、复合材料基本概念和发展复合材料在波音B787主结构上Beihang复合材料的应用提高飞机的安全性、经济性、一、复合材料的应用提高飞机的安全性、经济性、安全性:复合材料用量50%是安全经济性：飞机结构重量幅下降所带来的经济效了它 比B777低

舒适性：寸加大30%环保性：机身轻、发动机好可以节省20%的燃油，有利于和环保Beihang复复合材料在航空领域内研究更为深入。国外复合材料技术先进的国家均将军机一、复合材料基本概念和发展复复合材料在航空领域内研究更为深入。国外复合材料技术先进的国家均将军机发料趋势复合材料在飞机结构上的应用从非承力构件或承力很小的构件；循序渐进的应用于承力较小的构件；继而发展到用于次承力构件；现阶段已经用于机身、机Beihang合发材复趋应势用一、复合材料基本概合发材复趋应势用技术采用复合材料整体成型技术途径，大力发展轻质、高效、低成本复合材料结构Beihang主要内复合材料基本概念和发展历先进复合材料结构力学基先进复合材料有限元分析技术基机械连接分析方法及力学性胶接连接分析方法及力学性Beihang复合材料结构力学二、先进复合复合材料结构力学复合复合材料单层力学复合材料层合板力学复合材料的强Beihang复合材料结构力学特二、先进复复合材料结构力学特向和 切1-2个量。Beihang复合材料结构力学特二、先进复复合材料结构力学特 剪拉耦合系数ηx,xy和泊松比X850复合材料单层偏离纤维方向的力学性Beihang复合材料结构力学特二、先进复复合材料结构力学特C-低速冲击破坏Beihang复合材料结构力学特二、先进复复合材料结构力学特直直至断裂，拉伸、压缩应力但是，剪切应力-。10987654321F0/1000F90。/90F45。/160F90。/90F0。/1000F45。/80 0.10.20.30.40.50.60.70.80.91.01.11.2 1. 2.03.04. 5.06.07.08.09.010. (%)Beihang复合材料结构力学特二、先进复合材料结构力学特树脂树脂基体吸收纤维不吸收水湿环 热环化；基体材基体和化；基体材

异性的膨Beihang复合材料结构力学特二、先进复合材料结构力学特 不合格外不合格外来物冲

界面脱分

Beihang复合材料结构力学特二、先进复复合材料结构力学特Beihang复合材料单层力学基二、先进复复合材料单层力学基正轴坐标系、偏轴坐标系、铺层Beihang正轴坐标系和偏轴坐标Beihang复合材料单层力学基二、先进复复合材料单层力学基本构方程—1 23 C13 C26C161 C364 对CCC465称CC 6565C666独立分量为21Beihang复合材料单层力学基二、先进复复合材料单层力学基本构方程—本本构方程—3C000000C0000000C0000C0C55000000000000012C12独立分量为9独立分量为5O12Beihang复合材料单层力学基正轴—复合材料单层力学基正轴—偏轴mn单层板正

应力转

0

1

x

2mn2

02

y m2n2

12 x单层板的偏轴刚 应变转x

Q13x

1

xy

Q23y

2

y

m2n2 xy 33xy

12

xyBeihang经典层合板理复合材料层合板经典层合板理复合材料层合板力学基0

N

x

x

x

xε0 κ

N M y y0

y y xy xyN

Bε0

A拉伸刚度矩

B耦合刚度矩

D弯曲刚度矩Beihang复合材料层合板力学基二、先进复合材料层合板力学基对称正交层合000DDBeihang[0／90]S，[02／90]2复合材料层合板力学基二、先进复合材料层合板力学基对称均衡层合层合板中以主参考轴测量的铺层数量相同，并0DDDDDDDD26Beihang复合材料层合板力学基二、先进复合材料层合板力学基对称层合如如[0／+45]S，[-45/0/]S，一般0D160DDDD26D2666Beihang复合材料层合板力学基二、先复合材料层合板力学基称层按铺设角交替铺设斜交层合板斜交层合板 B26

D22 BB

D66Beihang复合材料层合板力学基二、先进复合材料层合板力学基一般层合板包 BBDDD16BBDDD Beihang强度理二、先进复合材料结构强度理强度理论是描述和衡量承力零件和结构破坏现象的假说,主力状力状力状Beihang单向 复杂基本试验

依据试验结果，提出假说，推测复杂受力状态下控制材料破坏的主要因素，建立相应强度指标。复合材料强度理论基本思二、先复合材料强度理论基本思复合材复合材料强度理论首先从单层板的强度理论入手3单层可看成是处于平面应力状态下的正交3OO112各向异性2织物由两层单叠而成基于单层进行结构分析，可以将单层作为一均质Beihang复合材料单层及层压板的强度特复合材料单层及层压板的强度特标准强由单向拉伸(压缩)测定。

就地强极限失效初始破坏极限失效初始破坏Beihang典型失效评价准二、先进复合典型失效评价准拉伸压拉伸压缩11Xc22最大拉伸1Xt

压缩

1Xc

Beihang典型失效评价准Tsai-Hill 典型失效评价准Tsai-Hill 1 XY2 212 XSTsai-Wu

F

F222FF F

F

55 66典型失效评价准纤维拉伸典型失效评价准纤维拉伸 2 1 12 纤维压缩Xt S121基体拉伸Yt2 2S1212 tactca 2 2 tactcac（端c（端距cc

1212 2S12

S12 110 10 21XT1Xc Sc12 ScBeihang最大应变准则Tsai-Wu准则最最大应变准则Tsai-Wu准则最大应力准则Tsai-Hill典型失效评价准其其它准则Beihang强度二、先进复合材料结构力强度极限应力i 作用应力i 强度 Ri(a)/i例：Tsai-Hill准则对应强度比

2 A 1

2 6R1R1A安全，其值为安全裕破坏或Beihang

Y

X S破坏指二、先进复合材料结构力破坏指定义ij与极限应Sij之 Si1,2,3;j1,2,Beihang二、先进复合材料结构力学层合板强度分确定使用的单

确定最先一层失效层合板刚度修计算极限Beihang主要内复合材料基本概念和发展历先进复合材料结构力学基先进复合材料有限元分析技术基机械连接分析方法及力学性胶接连接分析方法及力学性Beihang基于路径的综合显示基于路径的综合显示基于路基于路径的破坏指数积木式试验验Beihang复合材料结构分析基本方复合材料结构分析基本方整体/整体/Beihang复合材料结构分析基本方复合材料结构分析基本方耦耦合技间接整体模内力、位局部模载荷、边直接边界节点插入技Beihang复合材料结构分析基本方复合材料结构分析基本方DFEM分析–基于 –材料模Beihang损伤发生前的复合材料结构按照满足线Beihang复合材料结构分析基本方复合材料结构分析基本方商业有限元软件单ＡＢＱＵＳ单ＡＢＱＵＳ单元类实体单刚体单Cohesive单Beihang实体单元可按照如下原则选对接触问题，采用线性单元可以的沙漏问题和一次完全积分单的沙漏问题和一次完全积分单元的剪切自锁问6)有大的塑性应变时，使用线性单完全不可压缩问题，使用四边形或者六面体的Hybrid单元类型，大非线性动态响应问题(例如碰撞问题)使用一次单元Beihang壳单元可按照如下原则选择考虑层压板横截面剪切变形时，采用厚壳单元S3R，S8R)(S4)。线性三角形壳单元(S3R)几何线性三角形壳单元(S3R)几何线性、大规模的模型，使用线性薄壳单元(S4R5)9(9。Beihang复合材料结构分析基本方有限元单元选择梁单元可按照如下原则选对接触问题，应使用一阶梁单元(B21,B31)横向剪切变形重要时，应采用Timoshenko(二次)梁单元(B22,B32)如果结构过于刚硬或过于柔软，采用杂交梁单元(B21H,B32H,以解决几何非线性问Euler-Bernoulli(三次)梁单元(B23,B33)包括动态 分析Beihang复合材料结构分析基本方接触分析接触对的主－从面直接施加方 罚函数接触属切向行Beihang材料参数设置方材料参数设置方 z

(1)基于经典层Beihang (2)基于单 εSσ S

y0,yz0,xyxss0xz ss0 z0s 33 zz 1sE1sssG'1sBeihang材料参数设置方材料参数设置方Xt，Yt，Zt；XXt，Yt，Zt；X单向单层单层和织单 双向单层和织

横观各向同性垂直的单向板的层合Beihang已已知横观各向同性假vv23=v13v23？ (1vE/E)/(1 1v23E/2(12)ZtYt；ZcYc；S13Beihang材料参数设置方材料参数设置方沿厚度方向的强度值面内横向拉/压强 Beihang基于路径的综合显示方基于路径的综合显示方路径设置Beihang基于路径的破坏指数分破坏指数正则最大破坏指 破坏指数正则RijRij/ RmaxmaxBeihang基于路径的破坏指数分特征曲线上破坏指数BeihangBeihangACTACT计划：缝合复合材料机翼“积木块”式验BeihangACTACT计划：缝合复合材料机翼“积木块”式BeihangACTACT计划：缝合复合材料机翼“积木块”式Beihang主要内复合材料基本概念和发展历先进复合材料结构力学基先进复合材料有限元分析技术基机械连接分析方法及力学性胶接连接分析方法及力学性Beihang复合材料机械连接结构发展四、机复合材料机械连接结构发展先进先进复合材料机械连接结构分复合材料孔板及连接力学性能Beihang四、机械连接分析方法及力学难点，是美欧一系列轻质、高效、低BeihangBeihang四、机械连接分析方法及力学项目名研究对复材机械连接结智能化复合材Beihang法个层次Beihang体分析和局部简简演试试验研试验设试验设Beihang四、机械连接分析方法及力学BOJCAS计 两个典型实的多钉连接结构为典型 试进行强度测试，验证整 研-局部的分析方法BeihangBOJCAS四、机械连接分析方法及力学BOJCAS——Beihang体分多钉对接连接钉载225钉机身局部应力集中分分多钉对接连接钉载225钉机身局部应力集中分修补体分Beihang部Beihang 四、机械连接分析方法及 复合材料连接部位易于导致应力集中，引起复合材料结构的损

连接部位结构

残余应力和外载荷作用下，缺陷或损伤发生无规则的耦合扩展和汇合，重连接结构的强度，导飞机工程中亟需解决的关键问Beihang四、机械连接分析方法及力学铆 复合材机械连

胶铆混前内

主盒段蒙螺

异形连主后内蒙皮有效宽金属-复材Beihang四、机械连接分析方法及力学典型机械连接分析思械连接所受的外总体结构分细节应力分

肋内部载荷分钉孔的外载

钉载分配分

Beihang先进复材连接结构分析方法四、机先进复材连接结构分析方法特征强度 渐进损伤Beihang✓单参数✓单参数迭Beihang四、机械连接分析方四、机械连接分析方法及力学钉载分配测试和计算技1

ABAA

2

BAA3BA实施简忽略了附加弯由应变测量值反推出的钉载分布可能存在很大误差无法估Beihang钉载分配测试和计算技四、机械连钉载分配测试和计算技通过测量螺栓与连接间隙余螺栓直径Beihang钉载分配测试和计算技四、机械连接钉载分配测试和计算技直接测量果给 安装角度不同引起测量阻应变片技术Beihang四、机械连接分析方法及力学钉载分配测试和计算技设计 了可测量横截面平均应变的应变片该方案钉载测该方案钉载测试误差仍然很大，两侧测得钉载分配不同，测试精度低载一侧应变另一侧应两组结果的误）1--2--3--4--5--6-7......-8-9---两数不实 试验过Beihang钉载分配测试和计算技四、机械连钉载分配测试和计算技测量测量Beihang直接刚度

板和螺栓的刚度方程，利用载板和螺栓的刚度方程，利用载荷作用下的力的平衡方程件的变形协调条件求解螺栓载 FAF n-1δFFAF(FF0 F12K 2A

(tAtB/2)(21

F0(F1F2

n-1b2Eb

t t

刚度方

平衡方Beihang

变形协调四、机械连接分析方法及力学钉载分配测试和计算技二、三维有限螺栓在ABAQUS®中采用Fastener功能模Beihang机械连接失效预测方法研四、机机械连接失效预测方法研机械连接失效强度包线方传统强度渐降模应力渐降模旁路载荷对挤压强度影响

渐进损伤方代表性体积理论模均布载荷结构参数对挤压强度特征曲线方✓Beihang✓Beihang

单剪连双剪连典型单剪连双剪连剪拉机械连接典型单一失效剪拉拉挤劈挤劈螺栓剪螺栓弯

复合材料的拉是期望的Beihang四、机械连接分析方法及力学强度复合材料含孔板的应力集中减缩系数——Hart-

bPult/(W

受载孔挤

开孔净截

/(W

[45/0/-45/0/90/0/45/0/-s[45/0/0/-s Kj1C(Kj 1 (W/D1)

K K

W/D

Ktc1C(KteBeihang四、机传统强度 Hart- ss ss DE 其中，A点为单钉连接失效载荷，ECE由复合材料应Beihang四、机械连接分析方法及力学强度 流程整体结多钉连接载荷分配分析

层压板开孔拉伸试

层压板拉 层压板挤强度试 强度试关键孔及其挤压和旁路载

W、D、

[s

关键孔破坏载整体结破坏载荷

强度包线

BeihangBearingBearingstress/ Tensilestress/某材料六种铺Beihang多钉连接试验验四、机械连接分析方多钉连接试验验连接进试验坏模坏模坏载误效预测，并与试验结果比较 两挤挤-三拉挤-四拉挤-两钉连接失效模式预测正确，误差接近三钉和四钉连接失效模式预测错误，失效载荷误差超过方法有待Beihang钉载分配的均匀性讨四、机械连钉载分配的均匀性讨强度包预测结果受低载阶段，压板

钉1钉1钉传载荷钉2钉传载荷钉3钉传载荷钉1载荷系数钉2载荷系钉传载荷 钉钉传载荷50

外载

钉载钉载系.

三钉双剪连接钉载分配随载荷变化情Beihang四、机械连接分析方法及力学钉载分配的均匀性讨传统强度 结 钉载均布修。，式化以到 可作一参。Beihang四、机械连接分析方法及力学应力减缓因子修应力集中减缓因子CC层压值开孔填充孔受载孔三种试验件加载示意图及变 应力减缓因子修四、机械连接分析应力减缓因子修计算钉载+应力减缓因子修 钉载均布+应力减缓因子修 Beihang四、机械连接分析方法及力学旁路载荷修正的强度P传统的强度 认为挤压强度与旁路PPP

HAH E

ONet-sectionCompositeCompositeScienceandTechnology,2013,83:54-四、机械连接分析方法及力学旁路载荷修正的强度新强度包线为AHE：AH斜率由公式结合有限元法计算获得。 A

ONet-section

E

CompositeCompositeScienceandTechnology,2013,83:54-四、机械连接分析方法及力学旁路载荷修正的强度试验验证：计算钉载+应力减缓因子+CompositeCompositeScienceandTechnology,2013,83:54-四、四、机械连接分析方法及力学O-F-O-F-采用受载孔测定挤压应力集中减缓因子，采用开孔、填充受载孔测定拉旁路修正强度 可正确预测失效模式，提高预测精度 特征曲线方四、机械连接分析方特征曲线方y y a0RR

r的函数）由表面能 裂纹扩展的参量）却不变。而该能量 中区域可以通过特征尺寸a表征R研究者提出了点应力准则和平均应力准则，定义该Rc寸为特征尺寸；并进一步提出失效平面的概念；考虑 效平面外点的应力状态，Chang提出了特征

CharacteristicBeihang四、机械连接分析方法及力学特征曲

三要

t90

e（端距

tChang特Chang特征曲cca（典型θ载荷方挤压剪切失75°拉伸失假设在孔边存在一条特殊位置判定失效模式。该方法工程上广特征曲线rcr0RtRc-Rt 90强度预测准则：Yamada-eX10eXC12Sc121Beihang

Chang特征曲线四、机械连接分析Chang特征曲线

ChangBeihang四、机械连接分析方法及力学Chang特征曲线(Avg:75%)(Avg:75%)(Avg:75%)+5.000e-1667e--3333e--5000e--6667e--8333e--1-1667e--3333e--5000e--6667e--8333e--1-载荷(kN)模式 误差 采用Chang特征曲线方法预测了某材料体系多钉连接的失效载荷Beihang四、机械连接分析方法及力学三参数特征参数特征曲线方程参数特征曲线方程

拉伸失效平

剪切失效平T

S挤压失效平B ER

αθs

S

三参数特征曲rRRt(RcRt)cos2sinss

R2R2R2R2RR

R2R2RRRRThenovel

s st(90CompositeStructure,2013,108:129-

Beihang四、机械连接分析方法及力学三参数特征单位曲Av单位曲Av:75%-1.667e-单位曲接触(Avg:75%)+8.333e-+6.667e-+5.000e-+3.333e-+1.667e-+8.941e-(Avg:75%)+8.333e-+6.667e-+5.000e-+3.333e-+1.667e-+8.941e--3.333e--5.000e--6.667e--8.333e----1.667e--3.333e--5.000e--6.667e--8.333e---1667e--3333e--5000e--6667e--8333e--1连 试验结 Chang 结构载荷(kN)误差模式误差两钉-挤压-三钉 拉伸51.11剪切- 拉伸-四钉 拉伸56.08剪切- 拉伸-三参数特征 失效模式正确，失效载荷预测精度提CompositeStructure,2013,108:129-Beihang四、机械连接分析方法及力学渐进损伤方行。可以模拟损伤起始、扩展优点：仅需要缺点建模工作计算求解收Beihang四、机械连接分析方法及力学模型的适用性研改强度参失效准模Beihang四、机械连接分析方法及力学 伤分析的刚度结果式，模型的参数为因子

Edd Ed Ed ,Gd G,Gd G dd ,dd mt mtEd ,Gd G,Gd G

d d

ddt

dfm1dfm

dd ,dd mc mcG12dfm1G12,G13dfm1G13,G23dfm2G23EdE

化模

d ,d ,d fm1 fm1 fm2EddE,GddG,GddG

d

d ,dd化模 dt 化模Ed E,GddG,GddG

d

d ,dd dc dcBeihang渐进损伤模型的验四、机械连接分渐进损伤模型的验 SCv/%Error/%+1.7+4.8Beihang四、机械连接分析方法及力学基于渐进损伤分析的强度 和特征尺寸特征曲和强度包是预测复合材料螺栓连接结构两种方法的的参数特征尺寸和应力集中减缓因子与CompositeStructure.2014,108:915-

Beihang采用渐进损伤模型确定特征尺四采用渐进损伤模型确定特征尺修正的修正的修正的Yamada- Camanho部CompositeStructure.2014,108:915-

Beihang四、机械连接分析方法及力学采用渐进损伤模型确定特征尺基于8种渐进失效

试---------------------------

失效载荷误差

失效失效载来拉压剪...试××××4种采用部 模型的预测结果与试验结果接一CompositeStructure.2014,108:915-

Beihang方两钉连三钉连四钉连载载载多钉试----70.89---56.01-57.85---56.05-57.88----52.69--54.45----55.55-57.38--常试--56.87--58.72--IYC模型时数值策略计算误差最CompositeStructure.2014,108:915-Beihang

Beihang采用渐进损伤模型确定应力集中减缓采用渐进损伤模型确定应力集中减缓连接形数值计算应力集中减缓因试验测试应力集中减缓因载荷k误差/%模载荷k误差/%模双排单挤挤三排单拉拉四排单拉拉 Beihang复合材料开孔板及连接的力学四、复合材料开孔板及连接的力学复合材料螺栓连接失复合材料螺栓连接失效机复合材料螺栓连接参数影Beihang30015Φ4.1515试Beihang开孔板失效扩载载载荷逐渐增灰色代表Beihang90°铺层损伤面积大，但由于90孔两侧已完全失效，但整体结构仍然具有承载能Beihang净截面拉伸强度/净截面净截面拉伸强度/净截面拉伸净截面拉伸强度/孔径孔径0246800123456702468孔径/材料：AS4/3501-铺层：准各向同性孔板尺寸：305mm38.1Beihang螺栓连接力学性四、机械连接分析螺栓连接力学性铺铺层比例影铺层顺序拧紧力矩连接形式几何参数紧固件形式（沉紧固件形式（沉头孔）Beihang➢单钉双剪螺栓连接失效机四、机械➢单钉双剪螺栓连接失效机单单钉连接试验Beihang无滑 滑无滑 滑 完全接损失损伤分别沿±45°铺层的一侧剪切平面扩展孔边损伤与右端初损伤分别沿±45°铺层的一侧剪切平面扩展孔边损伤与右端四、机械连接分析方法及力学单钉双剪连接紧固件影响研

拉伸试渐进损伤分

凸 沉

Beihang四、机械连接分四、机械连接分析方法及力学单钉双剪连接紧固件影响研间隙配合的影预紧力的

Beihang 载能力继续小幅度提高，极载能力继续小幅度提高，极限破在破坏模式方面，引起结构最终破坏的均为挤压失效，但螺栓引起外侧层压板钉孔处损伤更大 Beihang铺层比例对机械连接强度影响规四铺层比例对机械连接强度影响规例不应少于10%，以利于刚度协例不应少于10%，以利于刚度协纤维对应剪应力，90°纤维多用来5BeihangBeihang铺层顺序对机械连接强度影响规四铺层顺序对机械连接强度影响规某材料体系铺挤压强度随0°将 层置于外表面的铺层，承载能 °Beihang手动拧紧螺母试验表明：在某手动拧紧螺母试验表明：在某一拧紧之前，挤压强度随拧紧矩的增大而增加，达到该值后，继续增大拧紧力压强度不再增加或增加甚微拧紧力矩对机械连接强度影响规压厚方上预力对连矩提 板承能。Beihang坏载荷的拧紧力矩对机械连接强度坏载荷的拧紧力矩对机械连接强度影响规Beihang连接形式对机械连接强度影响规四连接形式对机械连接强度影响规Beihang四、机械连接分析方法及力学几何参数对机械连接强度影响规

DeP排（行）StW机械连接几何参数的Beihang板宽对机械连接强度影响规四、机板宽对机械连接强度影响规板宽与孔径之比-（W/D）主要影响端距足够大时，随着到挤压失效式从净拉到挤压失效

W/D对T300/QY8911挤压强度的Beihang端距对机械连接强度影响规四、机端距对机械连接强度影响规端径比e/D在W/D≥5的前提下，随着e/D的增加3。由劈裂破坏向挤压型破坏变化的e/D而变化的Beihang其他几何参数对机械连接强度影响其他几何参数对机械连接强度影响当D/t=3时，挤压强度约减小13。Beihang载荷方向对机械连接强度影响规四载荷方向对机械连接强度影响规 响将减弱 Beihang四、机械连接分析方法及力学沉头孔对机械连接强度影响规Beihang1、复合材料机械四、机械连接1、复合材料机械2、复合材料机3、复合材料机4、复合材料机械连接强度预测方法有哪些？分析思路是什5Beihang主要内复合材料基本概念和发展历先进复合材料结构力学基先进复合材料有限元分析技术基机械连接分析方法及力学性胶接连接分析方法及力学性Beihang胶接连接结构五、胶接连接分析方胶接连接结构先进复合先进复合材料胶接连接结构分平面胶接力学性能及参数影响非平面胶接失效分析及参数影Beihang胶接连接是由胶接剂将结构零件牢固地粘接在一起形成的接，粘合时两个不同的物体之间接触就发生相互被粘物的接，粘合时两个不同的物体之间接触就发生相互被粘物的被粘胶接剂受界面的胶接胶接区域的细被粘物界胶接Beihang单搭 双搭 斜面搭Beihang五、胶接连接分析方法及力学单盖板对 榷形胶 楔形胶Beihang五、胶接连接分析方法及力学

胶接连

（验证

创新性的连接[ROCSS计划

CAI计划研究Beihang失效分析理论分析方法（平面胶接五、胶失效分析理论分析方法（平面胶接应力计应力计算应力分强度预测方连接结构有限元分析方三维有限元模渐进损伤内聚力模Beihang单搭接胶接连接的载荷偏心明显，理论分析方法有些考虑载荷的偏心，有则为了简化没有考虑载荷偏心，前者一般只适用于搭接板较薄情单搭单搭接胶接连不考虑载荷偏考虑载荷偏双搭接胶接连接载荷偏心影响很小，能够用于较厚的搭接板的胶接，但此接板的剪切变形影响又比较显著，针对双搭接胶接连接搭接板的剪切变论分析方法又分为考虑搭接板的剪切变形和不考虑剪切变形情双搭接双搭接胶接连考虑搭接板剪切变不考虑搭接板剪切变Beihang时，可考虑使用以下单元类

壳单平面应力单二 三平面应变单

搭接胶

三维实体单连续壳单线弹性模非线性模

优

缺理论预测单搭 t 13k(1ht

t 13f(P)(1ht双搭接胶接连接强度预测公PPmax2oiTEiti8 ]Et12Eo2eoEt)2 ioTEto五、胶接连接分析方法及力学失效准则分析出部位的应力，代入失效准则，当准则成立时失效发Beihang损伤区域准则法更研究表明采用损伤区域模型预测失效受网格密度的影响小，准则法更试验确定Beihang

有限元分析获得的失效tractioninputtractioninput：σ，K内聚力模initialdamagefinaldamageσGc-△△seperation内聚力模型方法是损伤力学方法和断裂力学方法的综合，将分层损分为萌生和扩展两个过程，前一阶段的分层萌生过程是基于损伤力学第二个阶段则基于断裂力BeihangBeihang虚拟裂纹闭合技术（VCCT）放的能量等于缺点：必须预置裂Beihang剪切：等大、反向，基本与胶接面平行，并均匀分布在整个胶接面上拉伸（压缩）：一对方向相反的拉力或压力垂直作用在整个胶接面剥离：作用的方向与胶接面成一定角度，被粘物和胶层沿一条直线剪拉剪拉剥劈Beihang五、胶接连接分析方法及力学单搭接在拉伸载荷下胶层中的 要有剪应力和剥离应胶层中间Beihang五、胶接连接分析方法及力学Beihangθ<45同时，剪应力和拉应力随着θ的减小而减小，故设计斜面时应使θ尽Beihang五、胶接连接分析方法及力学数目使之接近于斜面搭接角（6°~8°），每一阶梯胶层Beihang不能很大，所双带对接不能很大，所双带对接胶接连接是对接与双搭接的组合，相比单搭Beihang 粘接失效：连接分离位置在胶层与层合板之间，失效后胶层附着个层合个层合板上一层合板2内聚破坏：连接分离在胶层内，失效后两层合板上均带有部分薄层内聚力失效：类似内聚力破坏，失效仍然发生在胶层内，但失形式为大部分胶层在一个层合板上，而另一个层合板粘连一小薄层胶Beihang五、胶接连接分析方法及力学纤 破坏：纤维增强复合材料基体发生破坏，增强纤维在破裂面上 层合板破坏：破坏发生在层合板上，但破坏位置在连接区域之外Beihang中被胶接层合板的破坏方式可能为拉和剥，胶层一般为切破坏。被胶接件拉应力状胶层剪切破应力状被胶接