Beihang趙麗 主要內(nèi)復(fù)合材料基本概念和發(fā)展歷先進(jìn)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)力學(xué)基先進(jìn)復(fù)合材料有限元分析技術(shù)基機(jī)械連接分析方法及力學(xué)性膠接連接分析方法及力學(xué)性Beihang先進(jìn)復(fù)合組一、復(fù)合材料基本概念先進(jìn)復(fù)合組復(fù)合材基體材先進(jìn)復(fù)合材是指結(jié)構(gòu)性能相當(dāng)工程上稱(chēng)兩種或兩種以上的材料在宏觀(guān)尺寸上組成的新材料稱(chēng)為復(fù)合增強(qiáng)材 間具有明或優(yōu)于鋁合金地復(fù)合材料,如碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料,陶瓷基和碳基復(fù)合材料材料等Beihang復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的宏微觀(guān)分一、復(fù)合復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的宏微觀(guān)分細(xì)觀(guān)尺度分析考慮基體和增強(qiáng)體材料；模擬細(xì)介觀(guān)尺度分析宏觀(guān)結(jié)構(gòu)模型多宏觀(guān)結(jié)構(gòu)模型多尺度分析方法細(xì)觀(guān)尺介觀(guān)尺宏觀(guān)尺Beihang復(fù)合材料特一、復(fù)合材料基本概復(fù)合材料特材料名

密 拉伸強(qiáng)

彈性模

比強(qiáng)

比剛S玻璃/

Beihang復(fù)合材料特能一、復(fù)合材料基本概念復(fù)合材料特能復(fù)合材縱向拉伸模量橫向拉伸模量力學(xué)面內(nèi)剪切模量泊松比縱向拉伸強(qiáng)度Xt橫向拉伸強(qiáng)度Yt縱向壓縮強(qiáng)度Xc橫向壓縮強(qiáng)度Yc面內(nèi)剪切強(qiáng)度Beihang復(fù)合材料特一、復(fù)合材料基本概念復(fù)合材料特材料可設(shè)計(jì)性減振減振性能20世紀(jì)60年代的生命力20世紀(jì)60年代的生命力Beihang材料第三階段（1950-1969）：鋁、鈦、一、復(fù)合材料材料第三階段（1950-1969）：鋁、鈦、第一階段（1903-1919）飛機(jī)

第二階段（1920-1949）第四階段（1970-21世紀(jì)初）：鋁(主)、鈦、鋼、復(fù)合材第五階段（21世紀(jì)初-）:復(fù)合材料(主)、鋁、鈦、Beihang一、復(fù)合材料基本概念和發(fā)展A350-

F-F-

成為衡量飛機(jī)結(jié)構(gòu)先進(jìn)性的重要指標(biāo)之Beihang軍機(jī):民機(jī)一、軍機(jī):民機(jī)Beihang航天應(yīng)一、復(fù)合材料基本概念和發(fā)航天應(yīng)全復(fù)合材全復(fù)合材料太Beihang我國(guó)航天一、復(fù)合材料基本概念和我國(guó)航天風(fēng)云風(fēng)云二神Beihang2070國(guó)外復(fù)合材料發(fā)展相關(guān)資助2070國(guó)外復(fù)合材料發(fā)展相關(guān)資助1976-1985：飛機(jī)節(jié)能計(jì)劃1988-1998：先進(jìn)復(fù)合材料技術(shù)計(jì)劃1996-2007：低成本復(fù)合材料計(jì)劃2007-2016：航空安全專(zhuān)項(xiàng)-2000-2005：技術(shù)應(yīng)用的近期商業(yè)目標(biāo)計(jì)劃2005-2010：先進(jìn)低成本機(jī)體結(jié)構(gòu)計(jì)劃國(guó)外復(fù)合材料發(fā)展相關(guān)資助一、復(fù)國(guó)外復(fù)合材料發(fā)展相關(guān)資助項(xiàng)目名資助時(shí)研究目技術(shù)成飛機(jī)節(jié)能力構(gòu)件，20世紀(jì)90年代用于主承力構(gòu)件定面,并通過(guò)適航審定降低成本20%～30%。(RFI)等低成本制造工藝。先進(jìn)亞全尺寸復(fù)合材料評(píng)估復(fù)材機(jī)翼結(jié)構(gòu)的設(shè)技術(shù)計(jì)進(jìn)一步發(fā)展復(fù)材結(jié)構(gòu)部件的應(yīng)考核了制造技降低成本，改進(jìn)飛機(jī)性重點(diǎn)開(kāi)展整體結(jié)構(gòu)和塊狀結(jié)構(gòu)的耐久性/損傷容限設(shè)計(jì)技術(shù)研究，驗(yàn)證"整體結(jié)構(gòu)"于民機(jī)機(jī)身結(jié)構(gòu)的可一、復(fù)合材料基本概念和發(fā)展項(xiàng)目名低成本復(fù)

資助

時(shí)

研究目結(jié)構(gòu)相比降低50%成本針對(duì)小批量生產(chǎn)或試

技術(shù)成RTM框架、ATP外板壁板、熱塑性L(fǎng)DF以及型低成本化的方技術(shù)計(jì)

飛機(jī)的低成本加工方法使用石膏的低成本夾

工業(yè)

4

開(kāi)發(fā)可在低溫和低壓的復(fù)合材測(cè)、預(yù)測(cè)和預(yù)防問(wèn)題

擺脫熱壓釜等自動(dòng)化制造技術(shù)、結(jié)構(gòu)一、復(fù)合材料基本概念和發(fā)展項(xiàng)目名資助時(shí)研究目技術(shù)成歐共Glare機(jī)身壁板，焊擠機(jī)身壁板技費(fèi)用和降低費(fèi)面進(jìn)行歐發(fā)展大型民機(jī)復(fù)合材料機(jī)身重30%，降成本革新設(shè)計(jì)理念和制方Beihang一、復(fù)合材料基本概念和發(fā)展飛機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)合材料Beihang一、復(fù)合材料基本概念和發(fā)展A350- Beihang復(fù)合材料在空客A350XWB上的Beihang一、復(fù)合材料基本概念和發(fā)展復(fù)合材料在波音B787主結(jié)構(gòu)上Beihang復(fù)合材料的應(yīng)用提高飛機(jī)的安全性、經(jīng)濟(jì)性、一、復(fù)合材料的應(yīng)用提高飛機(jī)的安全性、經(jīng)濟(jì)性、安全性:復(fù)合材料用量50%是安全經(jīng)濟(jì)性：飛機(jī)結(jié)構(gòu)重量幅下降所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效了它 比B777低

舒適性：寸加大30%環(huán)保性：機(jī)身輕、發(fā)動(dòng)機(jī)好可以節(jié)省20%的燃油，有利于和環(huán)保Beihang復(fù)復(fù)合材料在航空領(lǐng)域內(nèi)研究更為深入。國(guó)外復(fù)合材料技術(shù)先進(jìn)的國(guó)家均將軍機(jī)一、復(fù)合材料基本概念和發(fā)展復(fù)復(fù)合材料在航空領(lǐng)域內(nèi)研究更為深入。國(guó)外復(fù)合材料技術(shù)先進(jìn)的國(guó)家均將軍機(jī)發(fā)料趨勢(shì)復(fù)合材料在飛機(jī)結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用從非承力構(gòu)件或承力很小的構(gòu)件；循序漸進(jìn)的應(yīng)用于承力較小的構(gòu)件；繼而發(fā)展到用于次承力構(gòu)件；現(xiàn)階段已經(jīng)用于機(jī)身、機(jī)Beihang合發(fā)材復(fù)趨應(yīng)勢(shì)用一、復(fù)合材料基本概合發(fā)材復(fù)趨應(yīng)勢(shì)用技術(shù)采用復(fù)合材料整體成型技術(shù)途徑，大力發(fā)展輕質(zhì)、高效、低成本復(fù)合材料結(jié)構(gòu)Beihang主要內(nèi)復(fù)合材料基本概念和發(fā)展歷先進(jìn)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)力學(xué)基先進(jìn)復(fù)合材料有限元分析技術(shù)基機(jī)械連接分析方法及力學(xué)性膠接連接分析方法及力學(xué)性Beihang復(fù)合材料結(jié)構(gòu)力學(xué)二、先進(jìn)復(fù)合復(fù)合材料結(jié)構(gòu)力學(xué)復(fù)合復(fù)合材料單層力學(xué)復(fù)合材料層合板力學(xué)復(fù)合材料的強(qiáng)Beihang復(fù)合材料結(jié)構(gòu)力學(xué)特二、先進(jìn)復(fù)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)力學(xué)特向和 切1-2個(gè)量。Beihang復(fù)合材料結(jié)構(gòu)力學(xué)特二、先進(jìn)復(fù)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)力學(xué)特 剪拉耦合系數(shù)ηx,xy和泊松比X850復(fù)合材料單層偏離纖維方向的力學(xué)性Beihang復(fù)合材料結(jié)構(gòu)力學(xué)特二、先進(jìn)復(fù)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)力學(xué)特C-低速?zèng)_擊破壞Beihang復(fù)合材料結(jié)構(gòu)力學(xué)特二、先進(jìn)復(fù)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)力學(xué)特直直至斷裂，拉伸、壓縮應(yīng)力但是，剪切應(yīng)力-。10987654321F0/1000F90。/90F45。/160F90。/90F0。/1000F45。/80 0.10.20.30.40.50.60.70.80.91.01.11.2 1. 2.03.04. 5.06.07.08.09.010. (%)Beihang復(fù)合材料結(jié)構(gòu)力學(xué)特二、先進(jìn)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)力學(xué)特樹(shù)脂樹(shù)脂基體吸收纖維不吸收水濕環(huán) 熱環(huán)化；基體材基體和化；基體材

異性的膨Beihang復(fù)合材料結(jié)構(gòu)力學(xué)特二、先進(jìn)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)力學(xué)特 不合格外不合格外來(lái)物沖

界面脫分

Beihang復(fù)合材料結(jié)構(gòu)力學(xué)特二、先進(jìn)復(fù)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)力學(xué)特Beihang復(fù)合材料單層力學(xué)基二、先進(jìn)復(fù)復(fù)合材料單層力學(xué)基正軸坐標(biāo)系、偏軸坐標(biāo)系、鋪層Beihang正軸坐標(biāo)系和偏軸坐標(biāo)Beihang復(fù)合材料單層力學(xué)基二、先進(jìn)復(fù)復(fù)合材料單層力學(xué)基本構(gòu)方程—1 23 C13 C26C161 C364 對(duì)CCC465稱(chēng)CC 6565C666獨(dú)立分量為21Beihang復(fù)合材料單層力學(xué)基二、先進(jìn)復(fù)復(fù)合材料單層力學(xué)基本構(gòu)方程—本本構(gòu)方程—3C000000C0000000C0000C0C55000000000000012C12獨(dú)立分量為9獨(dú)立分量為5O12Beihang復(fù)合材料單層力學(xué)基正軸—復(fù)合材料單層力學(xué)基正軸—偏軸mn單層板正

應(yīng)力轉(zhuǎn)

0

1

x

2mn2

02

y m2n2

12 x單層板的偏軸剛 應(yīng)變轉(zhuǎn)x

Q13x

1

xy

Q23y

2

y

m2n2 xy 33xy

12

xyBeihang經(jīng)典層合板理復(fù)合材料層合板經(jīng)典層合板理復(fù)合材料層合板力學(xué)基0

N

x

x

x

xε0 κ

N M y y0

y y xy xyN

Bε0

A拉伸剛度矩

B耦合剛度矩

D彎曲剛度矩Beihang復(fù)合材料層合板力學(xué)基二、先進(jìn)復(fù)合材料層合板力學(xué)基對(duì)稱(chēng)正交層合000DDBeihang[0／90]S，[02／90]2復(fù)合材料層合板力學(xué)基二、先進(jìn)復(fù)合材料層合板力學(xué)基對(duì)稱(chēng)均衡層合層合板中以主參考軸測(cè)量的鋪層數(shù)量相同，并0DDDDDDDD26Beihang復(fù)合材料層合板力學(xué)基二、先進(jìn)復(fù)合材料層合板力學(xué)基對(duì)稱(chēng)層合如如[0／+45]S，[-45/0/]S，一般0D160DDDD26D2666Beihang復(fù)合材料層合板力學(xué)基二、先復(fù)合材料層合板力學(xué)基稱(chēng)層按鋪設(shè)角交替鋪設(shè)斜交層合板斜交層合板 B26

D22 BB

D66Beihang復(fù)合材料層合板力學(xué)基二、先進(jìn)復(fù)合材料層合板力學(xué)基一般層合板包 BBDDD16BBDDD Beihang強(qiáng)度理二、先進(jìn)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)強(qiáng)度理強(qiáng)度理論是描述和衡量承力零件和結(jié)構(gòu)破壞現(xiàn)象的假說(shuō),主力狀力狀力狀Beihang單向 復(fù)雜基本試驗(yàn)

依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，提出假說(shuō)，推測(cè)復(fù)雜受力狀態(tài)下控制材料破壞的主要因素，建立相應(yīng)強(qiáng)度指標(biāo)。復(fù)合材料強(qiáng)度理論基本思二、先復(fù)合材料強(qiáng)度理論基本思復(fù)合材復(fù)合材料強(qiáng)度理論首先從單層板的強(qiáng)度理論入手3單層可看成是處于平面應(yīng)力狀態(tài)下的正交3OO112各向異性2織物由兩層單疊而成基于單層進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，可以將單層作為一均質(zhì)Beihang復(fù)合材料單層及層壓板的強(qiáng)度特復(fù)合材料單層及層壓板的強(qiáng)度特標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)由單向拉伸(壓縮)測(cè)定。

就地強(qiáng)極限失效初始破壞極限失效初始破壞Beihang典型失效評(píng)價(jià)準(zhǔn)二、先進(jìn)復(fù)合典型失效評(píng)價(jià)準(zhǔn)拉伸壓拉伸壓縮11Xc22最大拉伸1Xt

壓縮

1Xc

Beihang典型失效評(píng)價(jià)準(zhǔn)Tsai-Hill 典型失效評(píng)價(jià)準(zhǔn)Tsai-Hill 1 XY2 212 XSTsai-Wu

F

F222FF F

F

55 66典型失效評(píng)價(jià)準(zhǔn)纖維拉伸典型失效評(píng)價(jià)準(zhǔn)纖維拉伸 2 1 12 纖維壓縮Xt S121基體拉伸Yt2 2S1212 tactca 2 2 tactcac（端c（端距cc

1212 2S12

S12 110 10 21XT1Xc Sc12 ScBeihang最大應(yīng)變準(zhǔn)則Tsai-Wu準(zhǔn)則最最大應(yīng)變準(zhǔn)則Tsai-Wu準(zhǔn)則最大應(yīng)力準(zhǔn)則Tsai-Hill典型失效評(píng)價(jià)準(zhǔn)其其它準(zhǔn)則Beihang強(qiáng)度二、先進(jìn)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)力強(qiáng)度極限應(yīng)力i 作用應(yīng)力i 強(qiáng)度 Ri(a)/i例：Tsai-Hill準(zhǔn)則對(duì)應(yīng)強(qiáng)度比

2 A 1

2 6R1R1A安全，其值為安全裕破壞或Beihang

Y

X S破壞指二、先進(jìn)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)力破壞指定義ij與極限應(yīng)Sij之 Si1,2,3;j1,2,Beihang二、先進(jìn)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)力學(xué)層合板強(qiáng)度分確定使用的單

確定最先一層失效層合板剛度修計(jì)算極限Beihang主要內(nèi)復(fù)合材料基本概念和發(fā)展歷先進(jìn)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)力學(xué)基先進(jìn)復(fù)合材料有限元分析技術(shù)基機(jī)械連接分析方法及力學(xué)性膠接連接分析方法及力學(xué)性Beihang基于路徑的綜合顯示基于路徑的綜合顯示基于路基于路徑的破壞指數(shù)積木式試驗(yàn)驗(yàn)Beihang復(fù)合材料結(jié)構(gòu)分析基本方復(fù)合材料結(jié)構(gòu)分析基本方整體/整體/Beihang復(fù)合材料結(jié)構(gòu)分析基本方復(fù)合材料結(jié)構(gòu)分析基本方耦耦合技間接整體模內(nèi)力、位局部模載荷、邊直接邊界節(jié)點(diǎn)插入技Beihang復(fù)合材料結(jié)構(gòu)分析基本方復(fù)合材料結(jié)構(gòu)分析基本方DFEM分析–基于 –材料模Beihang損傷發(fā)生前的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)按照滿(mǎn)足線(xiàn)Beihang復(fù)合材料結(jié)構(gòu)分析基本方復(fù)合材料結(jié)構(gòu)分析基本方商業(yè)有限元軟件單ＡＢＱＵＳ單ＡＢＱＵＳ單元類(lèi)實(shí)體單剛體單Cohesive單Beihang實(shí)體單元可按照如下原則選對(duì)接觸問(wèn)題，采用線(xiàn)性單元可以的沙漏問(wèn)題和一次完全積分單的沙漏問(wèn)題和一次完全積分單元的剪切自鎖問(wèn)6)有大的塑性應(yīng)變時(shí)，使用線(xiàn)性單完全不可壓縮問(wèn)題，使用四邊形或者六面體的Hybrid單元類(lèi)型，大非線(xiàn)性動(dòng)態(tài)響應(yīng)問(wèn)題(例如碰撞問(wèn)題)使用一次單元Beihang殼單元可按照如下原則選擇考慮層壓板橫截面剪切變形時(shí)，采用厚殼單元S3R，S8R)(S4)。線(xiàn)性三角形殼單元(S3R)幾何線(xiàn)性三角形殼單元(S3R)幾何線(xiàn)性、大規(guī)模的模型，使用線(xiàn)性薄殼單元(S4R5)9(9。Beihang復(fù)合材料結(jié)構(gòu)分析基本方有限元單元選擇梁?jiǎn)卧砂凑杖缦略瓌t選對(duì)接觸問(wèn)題，應(yīng)使用一階梁?jiǎn)卧?B21,B31)橫向剪切變形重要時(shí)，應(yīng)采用Timoshenko(二次)梁?jiǎn)卧?B22,B32)如果結(jié)構(gòu)過(guò)于剛硬或過(guò)于柔軟，采用雜交梁?jiǎn)卧?B21H,B32H,以解決幾何非線(xiàn)性問(wèn)Euler-Bernoulli(三次)梁?jiǎn)卧?B23,B33)包括動(dòng)態(tài) 分析Beihang復(fù)合材料結(jié)構(gòu)分析基本方接觸分析接觸對(duì)的主－從面直接施加方 罰函數(shù)接觸屬切向行Beihang材料參數(shù)設(shè)置方材料參數(shù)設(shè)置方 z

(1)基于經(jīng)典層Beihang (2)基于單 εSσ S

y0,yz0,xyxss0xz ss0 z0s 33 zz 1sE1sssG'1sBeihang材料參數(shù)設(shè)置方材料參數(shù)設(shè)置方Xt，Yt，Zt；XXt，Yt，Zt；X單向單層單層和織單 雙向單層和織

橫觀(guān)各向同性垂直的單向板的層合Beihang已已知橫觀(guān)各向同性假vv23=v13v23？ (1vE/E)/(1 1v23E/2(12)ZtYt；ZcYc；S13Beihang材料參數(shù)設(shè)置方材料參數(shù)設(shè)置方沿厚度方向的強(qiáng)度值面內(nèi)橫向拉/壓強(qiáng) Beihang基于路徑的綜合顯示方基于路徑的綜合顯示方路徑設(shè)置Beihang基于路徑的破壞指數(shù)分破壞指數(shù)正則最大破壞指 破壞指數(shù)正則RijRij/ RmaxmaxBeihang基于路徑的破壞指數(shù)分特征曲線(xiàn)上破壞指數(shù)BeihangBeihangACTACT計(jì)劃：縫合復(fù)合材料機(jī)翼“積木塊”式驗(yàn)BeihangACTACT計(jì)劃：縫合復(fù)合材料機(jī)翼“積木塊”式BeihangACTACT計(jì)劃：縫合復(fù)合材料機(jī)翼“積木塊”式Beihang主要內(nèi)復(fù)合材料基本概念和發(fā)展歷先進(jìn)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)力學(xué)基先進(jìn)復(fù)合材料有限元分析技術(shù)基機(jī)械連接分析方法及力學(xué)性膠接連接分析方法及力學(xué)性Beihang復(fù)合材料機(jī)械連接結(jié)構(gòu)發(fā)展四、機(jī)復(fù)合材料機(jī)械連接結(jié)構(gòu)發(fā)展先進(jìn)先進(jìn)復(fù)合材料機(jī)械連接結(jié)構(gòu)分復(fù)合材料孔板及連接力學(xué)性能Beihang四、機(jī)械連接分析方法及力學(xué)難點(diǎn)，是美歐一系列輕質(zhì)、高效、低BeihangBeihang四、機(jī)械連接分析方法及力學(xué)項(xiàng)目名研究對(duì)復(fù)材機(jī)械連接結(jié)智能化復(fù)合材Beihang法個(gè)層次Beihang體分析和局部簡(jiǎn)簡(jiǎn)演試試驗(yàn)研試驗(yàn)設(shè)試驗(yàn)設(shè)Beihang四、機(jī)械連接分析方法及力學(xué)BOJCAS計(jì) 兩個(gè)典型實(shí)的多釘連接結(jié)構(gòu)為典型 試進(jìn)行強(qiáng)度測(cè)試，驗(yàn)證整 研-局部的分析方法BeihangBOJCAS四、機(jī)械連接分析方法及力學(xué)BOJCAS——Beihang體分多釘對(duì)接連接釘載225釘機(jī)身局部應(yīng)力集中分分多釘對(duì)接連接釘載225釘機(jī)身局部應(yīng)力集中分修補(bǔ)體分Beihang部Beihang 四、機(jī)械連接分析方法及 復(fù)合材料連接部位易于導(dǎo)致應(yīng)力集中，引起復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的損

連接部位結(jié)構(gòu)

殘余應(yīng)力和外載荷作用下，缺陷或損傷發(fā)生無(wú)規(guī)則的耦合擴(kuò)展和匯合，重連接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，導(dǎo)飛機(jī)工程中亟需解決的關(guān)鍵問(wèn)Beihang四、機(jī)械連接分析方法及力學(xué)鉚 復(fù)合材機(jī)械連

膠鉚混前內(nèi)

主盒段蒙螺

異形連主后內(nèi)蒙皮有效寬金屬-復(fù)材Beihang四、機(jī)械連接分析方法及力學(xué)典型機(jī)械連接分析思械連接所受的外總體結(jié)構(gòu)分細(xì)節(jié)應(yīng)力分

肋內(nèi)部載荷分釘孔的外載

釘載分配分

Beihang先進(jìn)復(fù)材連接結(jié)構(gòu)分析方法四、機(jī)先進(jìn)復(fù)材連接結(jié)構(gòu)分析方法特征強(qiáng)度 漸進(jìn)損傷Beihang?單參數(shù)?單參數(shù)迭Beihang四、機(jī)械連接分析方四、機(jī)械連接分析方法及力學(xué)釘載分配測(cè)試和計(jì)算技1

ABAA

2

BAA3BA實(shí)施簡(jiǎn)忽略了附加彎由應(yīng)變測(cè)量值反推出的釘載分布可能存在很大誤差無(wú)法估Beihang釘載分配測(cè)試和計(jì)算技四、機(jī)械連釘載分配測(cè)試和計(jì)算技通過(guò)測(cè)量螺栓與連接間隙余螺栓直徑Beihang釘載分配測(cè)試和計(jì)算技四、機(jī)械連接釘載分配測(cè)試和計(jì)算技直接測(cè)量果給 安裝角度不同引起測(cè)量阻應(yīng)變片技術(shù)Beihang四、機(jī)械連接分析方法及力學(xué)釘載分配測(cè)試和計(jì)算技設(shè)計(jì) 了可測(cè)量橫截面平均應(yīng)變的應(yīng)變片該方案釘載測(cè)該方案釘載測(cè)試誤差仍然很大，兩側(cè)測(cè)得釘載分配不同，測(cè)試精度低載一側(cè)應(yīng)變另一側(cè)應(yīng)兩組結(jié)果的誤）1--2--3--4--5--6-7......-8-9---兩數(shù)不實(shí) 試驗(yàn)過(guò)Beihang釘載分配測(cè)試和計(jì)算技四、機(jī)械連釘載分配測(cè)試和計(jì)算技測(cè)量測(cè)量Beihang直接剛度

板和螺栓的剛度方程，利用載板和螺栓的剛度方程，利用載荷作用下的力的平衡方程件的變形協(xié)調(diào)條件求解螺栓載 FAF n-1δFFAF(FF0 F12K 2A

(tAtB/2)(21

F0(F1F2

n-1b2Eb

t t

剛度方

平衡方Beihang

變形協(xié)調(diào)四、機(jī)械連接分析方法及力學(xué)釘載分配測(cè)試和計(jì)算技二、三維有限螺栓在A(yíng)BAQUS?中采用Fastener功能模Beihang機(jī)械連接失效預(yù)測(cè)方法研四、機(jī)機(jī)械連接失效預(yù)測(cè)方法研機(jī)械連接失效強(qiáng)度包線(xiàn)方傳統(tǒng)強(qiáng)度漸降模應(yīng)力漸降模旁路載荷對(duì)擠壓強(qiáng)度影響

漸進(jìn)損傷方代表性體積理論模均布載荷結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)擠壓強(qiáng)度特征曲線(xiàn)方?Beihang?Beihang

單剪連雙剪連典型單剪連雙剪連剪拉機(jī)械連接典型單一失效剪拉拉擠劈擠劈螺栓剪螺栓彎

復(fù)合材料的拉是期望的Beihang四、機(jī)械連接分析方法及力學(xué)強(qiáng)度復(fù)合材料含孔板的應(yīng)力集中減縮系數(shù)——Hart-

bPult/(W

受載孔擠

開(kāi)孔凈截

/(W

[45/0/-45/0/90/0/45/0/-s[45/0/0/-s Kj1C(Kj 1 (W/D1)

K K

W/D

Ktc1C(KteBeihang四、機(jī)傳統(tǒng)強(qiáng)度 Hart- ss ss DE 其中，A點(diǎn)為單釘連接失效載荷，ECE由復(fù)合材料應(yīng)Beihang四、機(jī)械連接分析方法及力學(xué)強(qiáng)度 流程整體結(jié)多釘連接載荷分配分析

層壓板開(kāi)孔拉伸試

層壓板拉 層壓板擠強(qiáng)度試 強(qiáng)度試關(guān)鍵孔及其擠壓和旁路載

W、D、

[s

關(guān)鍵孔破壞載整體結(jié)破壞載荷

強(qiáng)度包線(xiàn)

BeihangBearingBearingstress/ Tensilestress/某材料六種鋪Beihang多釘連接試驗(yàn)驗(yàn)四、機(jī)械連接分析方多釘連接試驗(yàn)驗(yàn)連接進(jìn)試驗(yàn)壞模壞模壞載誤效預(yù)測(cè)，并與試驗(yàn)結(jié)果比較 兩擠擠-三拉擠-四拉擠-兩釘連接失效模式預(yù)測(cè)正確，誤差接近三釘和四釘連接失效模式預(yù)測(cè)錯(cuò)誤，失效載荷誤差超過(guò)方法有待Beihang釘載分配的均勻性討四、機(jī)械連釘載分配的均勻性討強(qiáng)度包預(yù)測(cè)結(jié)果受低載階段，壓板

釘1釘1釘傳載荷釘2釘傳載荷釘3釘傳載荷釘1載荷系數(shù)釘2載荷系釘傳載荷 釘釘傳載荷50

外載

釘載釘載系.

三釘雙剪連接釘載分配隨載荷變化情Beihang四、機(jī)械連接分析方法及力學(xué)釘載分配的均勻性討傳統(tǒng)強(qiáng)度 結(jié) 釘載均布修。，式化以到 可作一參。Beihang四、機(jī)械連接分析方法及力學(xué)應(yīng)力減緩因子修應(yīng)力集中減緩因子CC層壓值開(kāi)孔填充孔受載孔三種試驗(yàn)件加載示意圖及變 應(yīng)力減緩因子修四、機(jī)械連接分析應(yīng)力減緩因子修計(jì)算釘載+應(yīng)力減緩因子修 釘載均布+應(yīng)力減緩因子修 Beihang四、機(jī)械連接分析方法及力學(xué)旁路載荷修正的強(qiáng)度P傳統(tǒng)的強(qiáng)度 認(rèn)為擠壓強(qiáng)度與旁路PPP

HAH E

ONet-sectionCompositeCompositeScienceandTechnology,2013,83:54-四、機(jī)械連接分析方法及力學(xué)旁路載荷修正的強(qiáng)度新強(qiáng)度包線(xiàn)為AHE：AH斜率由公式結(jié)合有限元法計(jì)算獲得。 A

ONet-section

E

CompositeCompositeScienceandTechnology,2013,83:54-四、機(jī)械連接分析方法及力學(xué)旁路載荷修正的強(qiáng)度試驗(yàn)驗(yàn)證：計(jì)算釘載+應(yīng)力減緩因子+CompositeCompositeScienceandTechnology,2013,83:54-四、四、機(jī)械連接分析方法及力學(xué)O-F-O-F-采用受載孔測(cè)定擠壓應(yīng)力集中減緩因子，采用開(kāi)孔、填充受載孔測(cè)定拉旁路修正強(qiáng)度 可正確預(yù)測(cè)失效模式，提高預(yù)測(cè)精度 特征曲線(xiàn)方四、機(jī)械連接分析方特征曲線(xiàn)方y(tǒng) y a0RR

r的函數(shù)）由表面能 裂紋擴(kuò)展的參量）卻不變。而該能量 中區(qū)域可以通過(guò)特征尺寸a表征R研究者提出了點(diǎn)應(yīng)力準(zhǔn)則和平均應(yīng)力準(zhǔn)則，定義該Rc寸為特征尺寸；并進(jìn)一步提出失效平面的概念；考慮 效平面外點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)，Chang提出了特征

CharacteristicBeihang四、機(jī)械連接分析方法及力學(xué)特征曲

三要

t90

e（端距

tChang特Chang特征曲cca（典型θ載荷方擠壓剪切失75°拉伸失假設(shè)在孔邊存在一條特殊位置判定失效模式。該方法工程上廣特征曲線(xiàn)rcr0RtRc-Rt 90強(qiáng)度預(yù)測(cè)準(zhǔn)則：Yamada-eX10eXC12Sc121Beihang

Chang特征曲線(xiàn)四、機(jī)械連接分析Chang特征曲線(xiàn)

ChangBeihang四、機(jī)械連接分析方法及力學(xué)Chang特征曲線(xiàn)(Avg:75%)(Avg:75%)(Avg:75%)+5.000e-1667e--3333e--5000e--6667e--8333e--1-1667e--3333e--5000e--6667e--8333e--1-載荷(kN)模式 誤差 采用Chang特征曲線(xiàn)方法預(yù)測(cè)了某材料體系多釘連接的失效載荷Beihang四、機(jī)械連接分析方法及力學(xué)三參數(shù)特征參數(shù)特征曲線(xiàn)方程參數(shù)特征曲線(xiàn)方程

拉伸失效平

剪切失效平T

S擠壓失效平B ER

αθs

S

三參數(shù)特征曲rRRt(RcRt)cos2sinss

R2R2R2R2RR

R2R2RRRRThenovel

s st(90CompositeStructure,2013,108:129-

Beihang四、機(jī)械連接分析方法及力學(xué)三參數(shù)特征單位曲Av單位曲Av:75%-1.667e-單位曲接觸(Avg:75%)+8.333e-+6.667e-+5.000e-+3.333e-+1.667e-+8.941e-(Avg:75%)+8.333e-+6.667e-+5.000e-+3.333e-+1.667e-+8.941e--3.333e--5.000e--6.667e--8.333e----1.667e--3.333e--5.000e--6.667e--8.333e---1667e--3333e--5000e--6667e--8333e--1連 試驗(yàn)結(jié) Chang 結(jié)構(gòu)載荷(kN)誤差模式誤差兩釘-擠壓-三釘 拉伸51.11剪切- 拉伸-四釘 拉伸56.08剪切- 拉伸-三參數(shù)特征 失效模式正確，失效載荷預(yù)測(cè)精度提CompositeStructure,2013,108:129-Beihang四、機(jī)械連接分析方法及力學(xué)漸進(jìn)損傷方行。可以模擬損傷起始、擴(kuò)展優(yōu)點(diǎn)：僅需要缺點(diǎn)建模工作計(jì)算求解收Beihang四、機(jī)械連接分析方法及力學(xué)模型的適用性研改強(qiáng)度參失效準(zhǔn)模Beihang四、機(jī)械連接分析方法及力學(xué) 傷分析的剛度結(jié)果式，模型的參數(shù)為因子

Edd Ed Ed ,Gd G,Gd G dd ,dd mt mtEd ,Gd G,Gd G

d d

ddt

dfm1dfm

dd ,dd mc mcG12dfm1G12,G13dfm1G13,G23dfm2G23EdE

化模

d ,d ,d fm1 fm1 fm2EddE,GddG,GddG

d

d ,dd化模 dt 化模Ed E,GddG,GddG

d

d ,dd dc dcBeihang漸進(jìn)損傷模型的驗(yàn)四、機(jī)械連接分漸進(jìn)損傷模型的驗(yàn) SCv/%Error/%+1.7+4.8Beihang四、機(jī)械連接分析方法及力學(xué)基于漸進(jìn)損傷分析的強(qiáng)度 和特征尺寸特征曲和強(qiáng)度包是預(yù)測(cè)復(fù)合材料螺栓連接結(jié)構(gòu)兩種方法的的參數(shù)特征尺寸和應(yīng)力集中減緩因子與CompositeStructure.2014,108:915-

Beihang采用漸進(jìn)損傷模型確定特征尺四采用漸進(jìn)損傷模型確定特征尺修正的修正的修正的Yamada- Camanho部CompositeStructure.2014,108:915-

Beihang四、機(jī)械連接分析方法及力學(xué)采用漸進(jìn)損傷模型確定特征尺基于8種漸進(jìn)失效

試---------------------------

失效載荷誤差

失效失效載來(lái)拉壓剪...試××××4種采用部 模型的預(yù)測(cè)結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果接一CompositeStructure.2014,108:915-

Beihang方兩釘連三釘連四釘連載載載多釘試----70.89---56.01-57.85---56.05-57.88----52.69--54.45----55.55-57.38--常試--56.87--58.72--IYC模型時(shí)數(shù)值策略計(jì)算誤差最CompositeStructure.2014,108:915-Beihang

Beihang采用漸進(jìn)損傷模型確定應(yīng)力集中減緩采用漸進(jìn)損傷模型確定應(yīng)力集中減緩連接形數(shù)值計(jì)算應(yīng)力集中減緩因試驗(yàn)測(cè)試應(yīng)力集中減緩因載荷k誤差/%模載荷k誤差/%模雙排單擠擠三排單拉拉四排單拉拉 Beihang復(fù)合材料開(kāi)孔板及連接的力學(xué)四、復(fù)合材料開(kāi)孔板及連接的力學(xué)復(fù)合材料螺栓連接失復(fù)合材料螺栓連接失效機(jī)復(fù)合材料螺栓連接參數(shù)影Beihang30015Φ4.1515試Beihang開(kāi)孔板失效擴(kuò)載載載荷逐漸增灰色代表Beihang90°鋪層損傷面積大，但由于90孔兩側(cè)已完全失效，但整體結(jié)構(gòu)仍然具有承載能Beihang凈截面拉伸強(qiáng)度/凈截面凈截面拉伸強(qiáng)度/凈截面拉伸凈截面拉伸強(qiáng)度/孔徑孔徑0246800123456702468孔徑/材料：AS4/3501-鋪層：準(zhǔn)各向同性孔板尺寸：305mm38.1Beihang螺栓連接力學(xué)性四、機(jī)械連接分析螺栓連接力學(xué)性鋪鋪層比例影鋪層順序擰緊力矩連接形式幾何參數(shù)緊固件形式（沉緊固件形式（沉頭孔）Beihang?單釘雙剪螺栓連接失效機(jī)四、機(jī)械?單釘雙剪螺栓連接失效機(jī)單單釘連接試驗(yàn)Beihang無(wú)滑 滑無(wú)滑 滑 完全接損失損傷分別沿±45°鋪層的一側(cè)剪切平面擴(kuò)展孔邊損傷與右端初損傷分別沿±45°鋪層的一側(cè)剪切平面擴(kuò)展孔邊損傷與右端四、機(jī)械連接分析方法及力學(xué)單釘雙剪連接緊固件影響研

拉伸試漸進(jìn)損傷分

凸 沉

Beihang四、機(jī)械連接分四、機(jī)械連接分析方法及力學(xué)單釘雙剪連接緊固件影響研間隙配合的影預(yù)緊力的

Beihang 載能力繼續(xù)小幅度提高，極載能力繼續(xù)小幅度提高，極限破在破壞模式方面，引起結(jié)構(gòu)最終破壞的均為擠壓失效，但螺栓引起外側(cè)層壓板釘孔處損傷更大 Beihang鋪層比例對(duì)機(jī)械連接強(qiáng)度影響規(guī)四鋪層比例對(duì)機(jī)械連接強(qiáng)度影響規(guī)例不應(yīng)少于10%，以利于剛度協(xié)例不應(yīng)少于10%，以利于剛度協(xié)纖維對(duì)應(yīng)剪應(yīng)力，90°纖維多用來(lái)5BeihangBeihang鋪層順序?qū)C(jī)械連接強(qiáng)度影響規(guī)四鋪層順序?qū)C(jī)械連接強(qiáng)度影響規(guī)某材料體系鋪擠壓強(qiáng)度隨0°將 層置于外表面的鋪層，承載能 °Beihang手動(dòng)擰緊螺母試驗(yàn)表明：在某手動(dòng)擰緊螺母試驗(yàn)表明：在某一擰緊之前，擠壓強(qiáng)度隨擰緊矩的增大而增加，達(dá)到該值后，繼續(xù)增大擰緊力壓強(qiáng)度不再增加或增加甚微擰緊力矩對(duì)機(jī)械連接強(qiáng)度影響規(guī)壓厚方上預(yù)力對(duì)連矩提 板承能。Beihang壞載荷的擰緊力矩對(duì)機(jī)械連接強(qiáng)度壞載荷的擰緊力矩對(duì)機(jī)械連接強(qiáng)度影響規(guī)Beihang連接形式對(duì)機(jī)械連接強(qiáng)度影響規(guī)四連接形式對(duì)機(jī)械連接強(qiáng)度影響規(guī)Beihang四、機(jī)械連接分析方法及力學(xué)幾何參數(shù)對(duì)機(jī)械連接強(qiáng)度影響規(guī)

DeP排（行）StW機(jī)械連接幾何參數(shù)的Beihang板寬對(duì)機(jī)械連接強(qiáng)度影響規(guī)四、機(jī)板寬對(duì)機(jī)械連接強(qiáng)度影響規(guī)板寬與孔徑之比-（W/D）主要影響端距足夠大時(shí)，隨著到擠壓失效式從凈拉到擠壓失效

W/D對(duì)T300/QY8911擠壓強(qiáng)度的Beihang端距對(duì)機(jī)械連接強(qiáng)度影響規(guī)四、機(jī)端距對(duì)機(jī)械連接強(qiáng)度影響規(guī)端徑比e/D在W/D≥5的前提下，隨著e/D的增加3。由劈裂破壞向擠壓型破壞變化的e/D而變化的Beihang其他幾何參數(shù)對(duì)機(jī)械連接強(qiáng)度影響其他幾何參數(shù)對(duì)機(jī)械連接強(qiáng)度影響當(dāng)D/t=3時(shí)，擠壓強(qiáng)度約減小13。Beihang載荷方向?qū)C(jī)械連接強(qiáng)度影響規(guī)四載荷方向?qū)C(jī)械連接強(qiáng)度影響規(guī) 響將減弱 Beihang四、機(jī)械連接分析方法及力學(xué)沉頭孔對(duì)機(jī)械連接強(qiáng)度影響規(guī)Beihang1、復(fù)合材料機(jī)械四、機(jī)械連接1、復(fù)合材料機(jī)械2、復(fù)合材料機(jī)3、復(fù)合材料機(jī)4、復(fù)合材料機(jī)械連接強(qiáng)度預(yù)測(cè)方法有哪些？分析思路是什5Beihang主要內(nèi)復(fù)合材料基本概念和發(fā)展歷先進(jìn)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)力學(xué)基先進(jìn)復(fù)合材料有限元分析技術(shù)基機(jī)械連接分析方法及力學(xué)性膠接連接分析方法及力學(xué)性Beihang膠接連接結(jié)構(gòu)五、膠接連接分析方膠接連接結(jié)構(gòu)先進(jìn)復(fù)合先進(jìn)復(fù)合材料膠接連接結(jié)構(gòu)分平面膠接力學(xué)性能及參數(shù)影響非平面膠接失效分析及參數(shù)影Beihang膠接連接是由膠接劑將結(jié)構(gòu)零件牢固地粘接在一起形成的接，粘合時(shí)兩個(gè)不同的物體之間接觸就發(fā)生相互被粘物的接，粘合時(shí)兩個(gè)不同的物體之間接觸就發(fā)生相互被粘物的被粘膠接劑受界面的膠接膠接區(qū)域的細(xì)被粘物界膠接Beihang單搭 雙搭 斜面搭Beihang五、膠接連接分析方法及力學(xué)單蓋板對(duì) 榷形膠 楔形膠Beihang五、膠接連接分析方法及力學(xué)

膠接連

（驗(yàn)證

創(chuàng)新性的連接[ROCSS計(jì)劃

CAI計(jì)劃研究Beihang失效分析理論分析方法（平面膠接五、膠失效分析理論分析方法（平面膠接應(yīng)力計(jì)應(yīng)力計(jì)算應(yīng)力分強(qiáng)度預(yù)測(cè)方連接結(jié)構(gòu)有限元分析方三維有限元模漸進(jìn)損傷內(nèi)聚力模Beihang單搭接膠接連接的載荷偏心明顯，理論分析方法有些考慮載荷的偏心，有則為了簡(jiǎn)化沒(méi)有考慮載荷偏心，前者一般只適用于搭接板較薄情單搭單搭接膠接連不考慮載荷偏考慮載荷偏雙搭接膠接連接載荷偏心影響很小，能夠用于較厚的搭接板的膠接，但此接板的剪切變形影響又比較顯著，針對(duì)雙搭接膠接連接搭接板的剪切變論分析方法又分為考慮搭接板的剪切變形和不考慮剪切變形情雙搭接雙搭接膠接連考慮搭接板剪切變不考慮搭接板剪切變Beihang時(shí)，可考慮使用以下單元類(lèi)

殼單平面應(yīng)力單二 三平面應(yīng)變單

搭接膠

三維實(shí)體單連續(xù)殼單線(xiàn)彈性模非線(xiàn)性模

優(yōu)

缺理論預(yù)測(cè)單搭 t 13k(1ht

t 13f(P)(1ht雙搭接膠接連接強(qiáng)度預(yù)測(cè)公PPmax2oiTEiti8 ]Et12Eo2eoEt)2 ioTEto五、膠接連接分析方法及力學(xué)失效準(zhǔn)則分析出部位的應(yīng)力，代入失效準(zhǔn)則，當(dāng)準(zhǔn)則成立時(shí)失效發(fā)Beihang損傷區(qū)域準(zhǔn)則法更研究表明采用損傷區(qū)域模型預(yù)測(cè)失效受網(wǎng)格密度的影響小，準(zhǔn)則法更試驗(yàn)確定Beihang

有限元分析獲得的失效tractioninputtractioninput：σ，K內(nèi)聚力模initialdamagefinaldamageσGc-△△seperation內(nèi)聚力模型方法是損傷力學(xué)方法和斷裂力學(xué)方法的綜合，將分層損分為萌生和擴(kuò)展兩個(gè)過(guò)程，前一階段的分層萌生過(guò)程是基于損傷力學(xué)第二個(gè)階段則基于斷裂力BeihangBeihang虛擬裂紋閉合技術(shù)（VCCT）放的能量等于缺點(diǎn)：必須預(yù)置裂Beihang剪切：等大、反向，基本與膠接面平行，并均勻分布在整個(gè)膠接面上拉伸（壓縮）：一對(duì)方向相反的拉力或壓力垂直作用在整個(gè)膠接面剝離：作用的方向與膠接面成一定角度，被粘物和膠層沿一條直線(xiàn)剪拉剪拉剝劈Beihang五、膠接連接分析方法及力學(xué)單搭接在拉伸載荷下膠層中的 要有剪應(yīng)力和剝離應(yīng)膠層中間Beihang五、膠接連接分析方法及力學(xué)Beihangθ<45同時(shí)，剪應(yīng)力和拉應(yīng)力隨著θ的減小而減小，故設(shè)計(jì)斜面時(shí)應(yīng)使θ盡Beihang五、膠接連接分析方法及力學(xué)數(shù)目使之接近于斜面搭接角（6°~8°），每一階梯膠層Beihang不能很大，所雙帶對(duì)接不能很大，所雙帶對(duì)接膠接連接是對(duì)接與雙搭接的組合，相比單搭Beihang 粘接失效：連接分離位置在膠層與層合板之間，失效后膠層附著個(gè)層合個(gè)層合板上一層合板2內(nèi)聚破壞：連接分離在膠層內(nèi)，失效后兩層合板上均帶有部分薄層內(nèi)聚力失效：類(lèi)似內(nèi)聚力破壞，失效仍然發(fā)生在膠層內(nèi)，但失形式為大部分膠層在一個(gè)層合板上，而另一個(gè)層合板粘連一小薄層膠Beihang五、膠接連接分析方法及力學(xué)纖 破壞：纖維增強(qiáng)復(fù)合材料基體發(fā)生破壞，增強(qiáng)纖維在破裂面上 層合板破壞：破壞發(fā)生在層合板上，但破壞位置在連接區(qū)域之外Beihang中被膠接層合板的破壞方式可能為拉和剝，膠層一般為切破壞。被膠接件拉應(yīng)力狀膠層剪切破應(yīng)力狀被膠接