第1部分 螺栓连接 3
1 局部金属混杂增强复合材料螺栓连接 3
1.1 简介 3
1.2 局部混杂概念 6
1.3 增强材料 8
1.4 承压强度 12
1.4.1 承压强度和破坏模式 13
1.4.2 金属强度和刚度的影响 16
1.4.3 边缘距离效应 21
1.5 结论 23
1.6 参考文献 25
2玻璃纤维—铝合金层板和其他混杂纤维—金属层板上的螺栓连接 27
2.1 简介 27
2.2 玻璃纤维—铝合金层板和纤维—金属层板的概念 28
2.2.1 FML:金属材料的损伤容限 28
2.2.2 FML:可拼接金属—复合材料物材料混杂结构 32
2.2.3 FML材料的今天和未来蓝图 32
2.3 机械紧固FML接头上的载荷 33
2.3.1 载荷移动 33
2.3.2 次弯曲 34
2.3.3 过盈配合紧固件和冷加工孔 36
2.4 FML接头的静力特性 37
2.4.1 钝缺口破坏 38
2.4.2 销加载(承载)破坏 40
2.4.3 铆钉拔出破坏 42
2.4.4 剪切撕裂破坏 44
2.5 FML接头的疲劳性能 45
2.6 FML接头的残余强度 54
2.7 更多信息和建议来源 55
2.8 参考文献 55
3应用于玻璃纤维增强聚合物(GFRP)拉挤复合材料的螺栓连接 59
3.1 简介 59
3.2 螺栓连接刚度和强度的试验 62
3.2.1 用于螺栓连接的转动瞬间试验装置 62
3.2.2 螺栓连接的载荷延伸试验装置 65
3.3 张力接头试验 66
3.3.1 双搭接单螺栓试验 66
3.3.2 双搭接多螺栓试验 70
3.3.3 单螺栓和多螺栓单搭接试验 71
3.4 张力接头中应力、变形及螺栓载荷分布的分析 72
3.5 张力接头设计指南 76
3.6 研究必要性与未来展望 79
3.7 参考文献 81
4复合材料连接中螺栓孔的间隙效应 85
4.1 简介 85
4.2 单螺栓连接 85
4.2.1 试验测试 86
4.2.2 数值模拟 94
4.3 多螺栓连接 105
4.3.1 单搭接连接 105
4.3.2 双搭接连接 115
4.4 结论 135
4.5 参考文献 135
5多向载荷作用下复合材料螺栓连接的应力分析 138
5.1 简介 138
5.2 螺栓载荷分布 139
5.2.1 问题阐述 139
5.2.2 能量方程 142
5.2.3 螺栓连接中可能存在的能量 143
5.2.4 约束条件 146
5.2.5 螺栓载荷分配的迭代解决方案 148
5.3 数值结果 149
5.4 总结 154
5.5 参考文献 154
6碳纤维增强聚合物基复合材料螺栓连接的强度预测 155
6.1 简介 155
6.2 观察到的失效机理 155
6.2.1 接头的失效模式 156
6.2.2 材料规模失效机理 157
6.3 基于物理原理的失效模型 158
6.3.1 材料失效方法 158
6.3.2 数值问题处理 161
6.4 试件的强度分析 162
6.4.1 一些可靠试验结果的介绍 162
6.4.2 试验结果和预判强度的比较 164
6.4.3 讨论 167
6.5 典型零件分析 169
6.5.1 测试案例演示 169
6.5.2 整体/局部多级工业方法 170
6.5.3 虚拟测试法对复杂连接点的强度预测 173
6.6 结论与发展趋势 175
6.7 致谢 176
6.8 参考文献 177
7复合材料螺栓连接的疲劳特性 183
7.1 简介 183
7.2 摩擦因数 183
7.3 夹持力 185
7.4 孔磨损 185
7.5 紧固失效 187
7.6 剪切 188
7.7 净截面失效 188
7.8 接头设计 188
7.9 参考文献 189
8动态载荷对固定复合材料连接接头的影响 192
8.1 简介和背景 192
8.2 试验方法 194
8.2.1 轴向承载(剪切)测试 194
8.2.2 拉出(张力)测试 195
8.3 单紧固件试验 195
8.3.1 动态拉穿测试 196
8.3.2 动态轴向承力测试 198
8.3.3 讨论 202
8.4 多紧固件试验 203
8.4.1 试样设计和试验方法 203
8.4.2 测试结果 204
8.4.3 讨论 205
8.5 模拟方法 207
8.5.1 具体模型 207
8.5.2 紧固件模型的计算效率 212
8.6 发展趋势 216
8.7 结论 216
8.8 致谢 217
8.9 参考文献 217
9温度对复合材料螺栓连接的影响 221
9.1 简介 221
9.2 温度对强度的影响 222
9.2.1 试验过程 223
9.2.2 载荷位移响应 223
9.2.3 连接的承载强度 226
9.3 损伤演变 230
9.3.1 维持载荷峰值处损伤的技术 230
9.3.2 销连接的损伤演变 230
9.3.3 螺栓连接的损伤演变 234
9.4 分析工作 237
9.5 总结 238
9.6 致谢 238
9.7 参考文献 238
第2部分 胶结连接 245
10规定裂纹下复合材料胶结连接的应变能释放率的计算 245
10.1 简介 245
10.2 应变能释放率 247
10.3 利用有限元法计算应变能释放率 248
10.3.1 三步法步骤 248
10.3.2 两步法步骤 249
10.3.3 一步法步骤(VCCT) 250
10.4 利用解析方法计算应变能释放率 251
10.4.1 应力模型的来源 251
10.4.2 计算应变能释放率 253
10.4.3 实例计算 256
10.5 参考文献 258
11 内聚区模型模拟复合材料胶结连接的断裂 260
11.1 简介 260
11.2 有限元分析标准框架下电势黏性模型的实施 262
11.2.1 帕克-保利诺-罗斯勒统一的电势模型 262
11.2.2 准静态载荷下的动力学和本构模型 263
11.2.3 有限元实施 265
11.3 AA6082T6/环氧T-剥离接头的剥离分析 267
11.3.1 材料和方法 267
11.3.2 试验结果 268
11.3.3 胶结韧性的测定 271
11.4 结论和未来趋势 274
11.5 参考文献 274
12基于改良内聚力模型的复合材料胶结接头疲劳损伤的数值模拟方法 277
12.1 胶结界面疲劳损伤简介 277
12.2 基于内聚力模型的复合材料胶结界面裂纹扩展数值模拟:基本原理与实践工作 280
12.2.1 内聚力模型 280
12.2.2 内聚力模型与疲劳:最新进展 281
12.3 应用二维内聚力模型预测Ⅰ型载荷下胶结界面裂纹扩展 282
12.3.1 疲劳破坏的内聚力规律 282
12.3.2 应变能释放速率的计算 284
12.3.3 有限元应用 286
12.3.4 Ⅰ型模型验证 287
12.4 应用二维内聚力模型预测混合载荷下胶结界面裂纹扩展 289
12.4.1 理论框架 289
12.4.2 验证Ⅰ型Ⅱ型混合模式模型 291
12.5 数值模拟静态过载下疲劳裂纹扩展 297
12.6 结论 300
12.7 参考文献 300
13复合材料搭接胶结接头强度在海洋工业中的应用 305
13.1 简介 305
13.2 设计建议 306
13.2.1 胶黏剂和胶结工艺的选择 306
13.2.2 整体接头设计 306
13.2.3 设计细节 306
13.2.4 搭接长度 307
13.2.5 胶结接头的保护 307
13.3 胶结接头强度的试验研究 308
13.4 胶结结构设计与复合材料力学性能的相互关系 309
13.5 材料强度方法 311
13.5.1 材料弹性强度模型 311
13.5.2 弹塑性材料强度模型 313
13.6 断裂力学研究方法 314
13.6.1 弹塑性断裂力学方法——解析分析 315
13.6.2 弹塑性失效力学方法结合有限元分析 316
13.7 结果讨论及发展方向 319
13.7.1 讨论与结论 319
13.7.2 未来发展趋势 319
13.8 致谢 320
13.9 参考文献 320
14航空领域复合材料胶结接头的先进建模方法 323
14.1 简介 323
14.2 胶结连接 325
14.3 基于胶结连接分析的胶结区模型(CZM) 327
14.4 设计准则 330
14.5 参考文献 331
15复合材料胶结接头的混合模式能量释放率 334
15.1 简介 334
15.2 混合模式能量释放率基本方程 336
15.2.1 控制等式及边界条件 336
15.2.2 共固化或分层复合材料梁界面破坏的能量释放率 337
15.3 参数化案例研究 338
15.3.1 非对称双悬臂梁 341
15.3.2 非对称复合型断裂屈曲 342
15.4 基于FEA结果的比较研究 343
15.4.1 改变分层长度及载荷角的影响 343
15.4.2 改变厚度比的影响 346
15.5 试验验证 348
15.5.1 局部试验数值化技术 348
15.5.2 试样制备和试验过程 348
15.5.3 图像分析 349
15.5.4 局部有限元模型 351
15.5.5 整体有限元模型 351
15.5.6 分析比较 351
15.5.7 结果与讨论 352
15.6 结论 353
15.7 致谢 353
15.8 参考文献 353
16复合材料结构中胶结补片和嵌接修复的应力分析 355
16.1 简介 355
16.2 复合材料结构修补 357
16.3 原理 358
16.3.1 面板单元 360
16.3.2 胶结原理 364
16.4 数值模拟结果 365
16.5 结论 369
16.6 参考文献 369
17高应变速率下复合材料胶结接头行为 371
17.1 引言 371
17.2 典型橡胶改性环氧胶黏剂性能 372
17.2.1 微观结构的影响 372
17.2.2 力学性能 373
17.2.3 断裂韧性 373
17.3 动态接头失效 374
17.3.1 胶结接头黏合破坏 374
17.3.2 黏合破坏接头的表征 375
17.4 混合型及Ⅱ型样品的测试与分析 376
17.4.1 测试方法 376
17.4.2 建模与分析方法 376
17.4.3 结果和讨论 378
17.5 斜面嵌接接头失效的测试与分析 379
17.5.1 测试方法 379
17.5.2 建模方法 380
17.5.3 结果和讨论 382
17.6 结论 385
17.7 致谢 385
17.8 参考文献 385