桥墩复合材料防船撞装置新型连接试验研究

摘要

针对复合材料防撞装置易出现连接失效从而丧失防护性能,提出一种新型连接结构.首先确定连接结构在静力与冲击荷载下最不利受力状态;进而对组成结构的材料开展基本力学性能试验,并根据试验结果定义正交各向异性本构;分析连接结构最优构造参数;最后进行拉伸强度试验,验证数值计算结果的准确性并确定结构破坏方式与破坏荷载.研究结果表明:复合材料力学性能表现为各向异性,横向平均拉伸强度为332 MPa,拉伸模量为2.99 GPa,纵向平均拉伸强度为350 MPa,拉伸模量为3.32 GPa;在拉、压、剪静力与冲击作用下连接结构均表现为受拉最为不利,变形特点为插槽边齿板转角增大,插销有拨出趋势;插槽齿板根部宽度与插销齿板宽度比取0.8,插槽齿板内转角取6°～8°,连接性能最优;最优构造下单销连接抗拉能力为1 290 kN,最大应力为341 MPa;缩尺试验模型整体抗拉刚度为428.5 kN/m,拉伸破坏荷载有限元计算值为22.5 kN,试验值为22 kN,破坏方式为齿板根部撕裂,插销被拨出.