C/C编织复合材料双剪连接结构的挤压强度

发布时间：2021-10-02 03:03

　　对碳/碳（C/C）编织复合材料双剪螺栓连接结构进行试验与数值研究。在拉伸载荷下对C/C编织复合材料螺栓连接结构的挤压接强度进行测试,分析堆叠顺序、开孔直径和预紧力对失效模式和挤压强度的影响,得到C/C编织复合材料双剪螺栓连接结构的失效模式,给出结构的失效机制。采用ABAQUS建立连接结构的非线性接触模型,利用垫片升温法实现螺栓预紧力,采用VUMAT子程序建立基于应变的Hashin破坏模型,该模型可效预报C/C编织复合材料双剪螺栓连接结构的渐进损伤、失效模式及挤压强度。利用该分析模型,给出C/C编织复合材料双剪螺栓连接结构的铺层方式和几何尺寸设计参考值,并绘制了该类材料双剪螺栓连接结构的破坏包线图。 

【文章来源】：机械工程学报. 2020,56(18)北大核心EICSCD

【文章页数】：10 页

【部分图文】：

/C编织复合材料螺栓连接结构挤压试验设备及夹具

文诹?蛹??紧固件紧密配合，由紧固件传递载荷，载荷-位移曲线表现为明显的线性关系，在此阶段虽然可以听到试件在加载过程中少量的清脆断裂声，但从载荷位移曲线中未观察到明显的刚度衰减；③衰减段，BC段为衰减段，在此阶段可以听到较多的清脆断裂声，且载荷位移曲线有明显的衰减，载荷-位移曲线在此阶段达到极值；④失效段，C点之后的阶段为结构失效阶段，在载荷下降过程中可以听到密集的清脆断裂声。除试件B10-45-T0(图3b)外，所有测试试件均有二次峰值点K(图3a、图3c)。图3C/C编织复合材料螺栓连接结构挤压测试典型试件的载荷-位移曲线

机械工程学报第56卷第18期期542.2失效机理2.2.1挤压破坏图4为发生挤压破坏(B10-0-T0)和拉伸破坏(B10-45-T0)的典型试件的破坏形貌。由图4a中可以观察到试件发生挤压破坏，主要表现为挤压区域发生大量的纤维断裂，并伴有大量的材料堆积。图5为挤压试件B10-0-T0在载荷位移曲线C点与K点对应的破坏形貌。图中可观察到试件在两次峰值后挤压平面均有纤维断裂、纤维屈曲与分层发生。在一次峰值时，损伤区域的宽度大约是垫圈约束区域的2倍，在试件达到二次峰值后损伤区域向板端延伸，从损伤的数量到损伤的区域都有显著的增加。图4C/C编织复合材料螺栓连接结构挤压测试失效模式图5C/C编织复合材料螺栓连接结构挤压测试典型试件B10-0-T0破坏形貌试件(B10-0-T0)发生挤压破，是连接在载荷作用下挤压区材料渐进失效的过程。首先，螺栓与复合材料板的孔壁接触，随着载荷增加孔壁最先发生基体裂纹并不断向挤压区扩展(图6a)；接着，复合材料板会有少量基体裂纹、纤维断裂与纤维屈曲(图6b)，由于垫片提供侧向约束垫片下不会发生大规模的分层破坏；最后，损伤扩展至垫片约束范围外，C/C复合材料在挤压区域发生大量的分层破坏(图6c)，导致最终结构整体失效。

【参考文献】：
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本文编号：3417881