拉伸载荷作用下复合材料π接头失效分析

【摘要】：π接头是构成复合材料机身和机翼等结构的基本元件,是复合材料结构整体化的关键。用数值分析方法研究π接头在拉伸载荷作用下的失效机理和传载特性,寻找π接头结构参数对单元承载/传载特性的影响规律,对复合材料结构整体化设计有一定的指导意义。本文采用有限元分析软件对π接头的应力应变及失效过程进行了模拟分析。模型中采用单元剖面平面应力元及Hashin损伤判据模拟π筋条及蒙皮的损伤和刚度衰减,用Cohesive元模拟胶膜的损伤及扩展,并预估破坏载荷。拉伸载荷下单元的失效模式和失效载荷与试验结果有较好的一致性。同时还进行了π接头填充区模量影响分析研究。研究结果表明填充区采用低模量高强度材料可有效地提高接头的承载能力。