● 摘要
随着复合材料日益广泛地应用于各种重要工程结构，复合材料机械连接结构的设计与分析问题得到了高度重视。但是对于平面编织复合材料的连接性能的研究，目前国内还存在很大的不足。为了更好的应用平面编织复合材料以及改善铺层设计，很有必要针对在民用飞机和直升机上广泛使用的平面编织复合材料层合板做一些研究工作，研究其连接性能尤其是混杂铺层层合板的挤压性能及其损伤破坏机理。本文对G803/5224和G827/5224平面编织混杂铺层层合板单钉连接结构的挤压性能进行了试验研究，分析了铺层比例和试件尺寸对其挤压强度和破坏形式的影响。基于ANSYS平台建立了该层合板单钉连接结构的三维损伤累积有限元模型，对其非线性挤压破坏行为进行了数值计算，预测了初始挤压破坏载荷；同时提出并验证了适合该类型层合板的损伤判据和衰减准则。计算得出的初始挤压破坏载荷与试验结果吻合良好，说明该模型能准确预测层合板单钉连接的初始挤压破坏载荷。对3327 /6808平面编织混杂铺层层合板胶螺混合连接性能进行了试验研究和有限元计算，分析了胶层与层合板的损伤机理。计算出的破坏载荷与试验结果吻合良好，验证了增大螺钉直径对提高结构强度的作用。本文的计算方法与研究结果可供复合材料结构连接设计及其分析参考。