复合材料单钉连接强度研究：累积损伤与子结构方法

"复合材料机械连接数值模型和强度研究 (2013年)" 这篇论文是2013年由刘向东、李亚智、李彪和胡博海在西北工业大学航空学院发表的研究成果，主要探讨了复合材料单钉机械连接的强度分析。论文采用了累积损伤理论与有限元子结构方法相结合的方式，深入研究了复合材料层合板和金属-复合材料连接件的力学性能。 累积损伤理论是研究材料在受力过程中逐渐积累损伤直至失效的一种理论。在本研究中，该理论被用来模拟复合材料在连接过程中可能出现的损伤情况，如层合板的疲劳裂纹或螺栓的挤压损伤。通过对材料参数进行退化处理，可以反映出材料性能随损伤程度的变化，从而更准确地预测结构的强度。 有限元子结构方法是数值模拟中的一个重要工具，它允许研究人员将复杂系统分解成更小、更易管理的部分（子结构）进行单独分析。在本论文中，这种方法被用来构建层合板和螺栓的独立模型，降低了计算复杂度，提高了分析效率。通过这种方式，研究人员能够更快速地计算连接件的强度和刚度，同时保持较高的预测精度。 研究中发现，连接件的挤压损伤退化参数对结构强度预测有显著影响。这意味着在设计和评估连接件时，必须考虑到材料损伤的累积效应，并选择合适的参数退化方式来匹配实际试验结果。对于金属-复合材料的单钉连接件，通过调整这些退化参数，可以得到与实验数据相符的强度和刚度预测。 论文还引用了其他学者的工作，如Chang和Tan的研究，他们分别提出了不同的损伤模型来描述材料性能的退化。Chang假设一旦发生损伤，材料常数即归零，而Tan则使用多个内状态变量来描述不同损伤模式导致的刚度降低。这些方法都为理解和模拟复合材料连接件的损伤积累了宝贵经验。 这篇论文在复合材料连接强度研究领域做出了重要贡献，它提出了一种有效结合累积损伤理论和有限元子结构方法的策略，不仅可以更精确地预测连接件的强度，还显著提升了计算效率，对于优化复合材料结构设计和提高飞行器的安全性具有重要意义。