复合材料多钉连接拉伸型失效强度预测方法

摘要

为预测多钉连接复合材料接头的拉伸强度,本文提出了一种有限断裂力学的分析方法.多钉连接发生拉伸型失效时,需同时满足应力和能量耦合的失效准则,即当距孔边一定特征尺寸内应力和应力强度因子同时达到其临界值时,接头发生失效.孔边应力和应力强度因子的分布基于叠加原理计算.首先采用弹簧质量模型确定各钉的钉载比例.然后对由旁路载荷和挤压载荷单独作用时产生的孔边应力和孔边应力强度因子基于钉载比例进行加权求和,从而获得二者共同作用时孔边应力和应力强度因子的分布情况.进而求解可以得到接头发生拉伸型失效时的裂纹扩展长度以及对应的远场应力.将提出的方法应用到复合材料四钉双剪接头拉伸失效的预测,得到了接头的拉伸强度,并与试验值进行了对比,预测误差仅为0.8％.本文提出的分析方法预测准确,分析效率较高,对复合材料多钉连接的初步设计和细节设计均具有重要的指导意义.