混合结合螺栓复合体关节的拉伸行为:3D数字图像相关性与有限元分析对比
Raphael Blier1, Leila Monajati2, Masoud Mehrabian2
1Department of Mechanical Engineering, Royal Military College of Canada, Kingston, ON K7K 7B4, Canada.
碳/环氧层中的混合螺栓/粘合 (HBB) 接头表现出与粘合接头相似的行为,交叉层叠加提供比准同位素的强度更高的强度. HBB接头比螺栓接头更好地保持几何形状,显示较少的位移.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 机械工程 机械工程
- 复合材料 复合材料 复合材料
背景情况:
- 混合螺栓/接 (HBB) 接头在复合结构中越来越多地使用.
- 了解它们在拉力剪切下的行为对于设计优化至关重要.
- 在航空航天和汽车应用中,具有准同位素 (QI) 和交叉层 (CP) 布置的碳/环氧层材是常见的.
研究的目的:
- 为了研究 QI 和 CP 碳/环氧层层中 HBB 接头的拉力剪切行为.
- 为了比较HBB接头的性能与仅有螺栓 (OB) 和接接头的性能.
- 验证有限元分析 (FEA) 方法用于预测HBB关节行为.
主要方法:
- 使用了3D数字图像相关性和FEA的综合方法.
- 在FEA中采用了层层替代 ([0/90]s) 来准确地表示单层织物.
- 进行了实验测试,包括对OB和HBB接头的标准开孔张力测试.
主要成果:
- 与实验数据校准的FEA预测证实了层替代方法的准确性.
- 粘合剂在HBB关节中起着至关重要的作用,使它们的行为类似于粘合关节.
- 与OB接头相比,HBB接头表现出优越的几何稳定性,外平面位移减少.
- CP 布置表现出比 QI 布置更高的强度,特别是在关键孔附近.
结论:
- FEA模型准确地捕获了HBB关节的行为.
- 在HBB关节中,粘合剂的贡献占主导地位,影响其整体性能.
- 与OB接头相比,HBB接头提供了更好的刚性和几何完整性.
- 交叉层叠层在碳/环氧层的HBB接头中提供了强度优势.
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