复合材料螺栓连接能量损伤演化：性能预测与失效模式

本文主要探讨了基于能量损伤演化的复合材料螺栓连接性能研究，由陈齐和章继峰两位作者合作完成，他们的研究工作得到了高等学校博士学科点专项科研基金的支持。陈齐专注于航空航天复合材料与飞行器结构可靠性，而章继峰则担任副教授级别，是该领域的研究负责人，电子邮箱为jfzhang@hrbeu.edu.cn。 研究采用了Abaqus-UMAT用户材料子程序，这是一种在有限元分析软件Abaqus中使用的自定义材料模型，它考虑了能量损伤演化理论以及Hashin失效准则。Hashin失效准则是用来评估复合材料内部裂纹扩展的重要工具，它结合了不同类型的裂纹对材料性能的影响。通过损伤引起的刚度降解，研究人员能够模拟复合材料层合板螺栓连接在受力过程中的损伤积累，并预测其失效模式。 文章的重点在于探究宽距-孔径比(W/D)和端距-孔径比(E/D)这两个参数对复合材料层合板螺栓连接承载力的影响。数值结果与实验数据有良好的一致性，证明了这种方法在复合材料机械连接渐进失效分析中的有效性。此外，研究还进一步分析了多螺栓连接的列距-孔径比(P/D)对连接强度的影响规律，发现当P/D为2时，连接的承载能力最优，说明了合理的设计参数对于提高复合材料螺栓连接的性能至关重要。 关键词“复合材料”、“螺栓连接”、“累积损伤”、“失效模式”和“数值模拟”揭示了研究的核心内容，强调了对复合材料力学性能的深入理解和损伤控制在实际工程应用中的重要性。中图分类号TB332，表明了这篇论文属于材料科学和技术领域，特别是关于复合材料连接的失效模拟部分。 这项研究不仅提供了理论支持，也对设计和优化复合材料螺栓连接提供了实用的指导，对于航空航天和其他依赖高强度、轻量化材料的工程领域具有重要意义。