题目：复合材料螺栓连接渐进损伤模型研究

随着复合材料在航空航天结构中的大量应用，复合材料螺栓连接结构作为复合材料结构的薄弱环节成为飞行器结构设计的重点和难点。深入理解复合材料连接结构失效机理，有效预测复合材料连接结构的失效，对保证结构安全和提高结构效率有至关重要的作用。随着电子计算机及有限元技术的发展，采用先进的渐进损伤方法可有效预测复合材料的初始损伤、损伤扩展以及极限失效的全过程。同时可有效预测结构的失效程度。因而在二十一世纪初期，渐进损伤方法受到广泛关注。本文针对复合材料螺栓连接结构，探索能够准确预测复合材料螺栓连接结构失效的渐进损伤模型，揭示典型复合材料连接结构失效机理，为工程上复合材料螺栓连接结构的设计和分析提供依据。

本文首先介绍了复合材料螺栓连接结构的研究现状以及复合材料渐进损伤分析方法，然后基于复合材料细观力学，在细观层面探讨了不同失效模式下纤维或基体损伤对复合材料宏观性能的影响，提出了一种只需要复合材料基本材料性能就能得到的材料性能退化模型的理论计算方法。针对X850碳纤维增强环氧树脂基复合材料采用本文提出的理论方法建立了材料性能退化模型，结合三维Hashin类失效准则建立复合材料螺栓连接结构的三维渐进损伤模型，基于ABAQUS软件的二次开发功能通过UMAT子程序开发了渐进损伤分析模块。采用三维渐进损伤模型对六种不同几何构型、铺层顺序和接头形式的复合材料螺栓连接结构进行数值模拟和计算。通过将数值模拟得到的载荷位移曲线、破坏载荷和破坏形式与静力试验以及试验件的超声波C扫描结果进行对比，表明试验结果与预测结果有很好的一致性，证明了本文所提出的基于细观力学的材料退化模型及所建立的螺栓连接结构渐进损伤模型是有效的。