基于 ANSYS的复合材料层合板单钉连接件参数化结构仿真

2020年12月第44卷第12期Vol.J4No.12Dec.202() MATERIALS FOR MECHANICAL ENGINEERINGDOI：10.11973/jxgccl202012016基于Ls-Dyna软件2种材料模型的碳纤维复合材料层合板面内剪切有限元仿真孟宪明'，钟正S程从前2,曹铁山S赵杰2,黄亚烽-吴瑶2(1.中国汽车技术研究中心有限公司，天津300300；2.大连理工大学材料科学与工程学院，大连116024)摘要：通过准静态单轴拉伸试验和面内剪切试验获取力学性能参数，采用Ls-Dyna软件中的纤维增强复合材料渐进损伤模型和复合材料层合板连续损伤模型模拟碳纤维复合材料层合板在面内剪切载荷作用下的力学响应和破坏模式，对比了2种模型的适用性。

结果表明：在面内剪切过程中的初始线弹性阶段,2种模型都能较好地模拟出碳纤维复合材料层合板的力学特性。

随着载荷的持续增大，渐进损伤模型的载荷-位移仿真曲线依旧呈线性上升，到达载荷峰值后迅速下降，与试验曲线存在很大偏差；连续损伤模型由于引入了损伤参数，当材料出现损伤后.其载荷-位移仿真曲线呈非线性，与试验曲线吻合良好。

关键词：碳纤维复合材料；连续损伤模型；渐进损伤模型；损伤参数中图分类号：TB332文献标志码：A文章编号：1000-3738(2020)12-0085-06Finite Element Simulation of In-plane Shear of Carbon Fiber ReinforcedPlastic Laminates with Two Material Models of LS-DYNA SoftwareMENG Xianming1.ZHONG Zheng2.CHENG Congqian2,CAO Tieshan2.ZHAO Jie2,HUANG Yafeng*,WU Yao2(1.China Automotive Technology&Research Center Co.,Ltd.,Tianjin300300,China；2.School of Materials Science and Engineering,Dalian University of Technology»Dalian116024,China)Abstract:The progressive failure model of fiber reinforced plastics and the continuous damage model of composite laminate of the Ls-Dyna software were applied to simulate the mechanical response and damage modes of carbon fiber reinforced plastic laminates under in-plane shear loads,with the mechanical parameters obtained by quasi-static uniaxial tensile and in-plane shear tests.The applicability of the two models was compared.The results show that in the initial linear elastic stage during in-plane shearing,the two models could simulate the mechanical characteristics of the carbon fiber r&nforced plastic laminates.As the load continued to increase,the load­displacement simulation curve obtained by the progressive failure model still rose linearly,and dropped rapidly after reaching the load peak；the simulation curve had a large deviation from the test curve.When the material was damaged,because of the introduction of damage parameters,the load-displacement simulation curve obtained by the continuous damage model was nonlinear,which was in good agreement with the test curve.Key words:carbon fiber reinforced plastic；continuous damage model；progressive failure model；damage parameter收稿日期：2020-08-05；修订日期：2020-11-27基金项目：国家重点研发计划“新能源汽车”重点专项项目（2O16YFBO1O16O2）作者简介:孟宪明（1980—）,男，山东济南人，高级工程师•博士通信作者:赵杰教授0引言碳纤维复合材料（CFRP）作为一种比强度高、比刚度高、耐腐蚀性能较强的轻量化材料，广泛应用于汽车、航空航天、军工武器、高速动车等方面口切。

ANSYS复合材料仿真分析在ANSYS 中可以定义多种材料属性：主菜单-> preprocesser -> Material Prop -> Material Models -> 打开Define Material Model Behavior 对话框-> 顶部菜单中：Material -> New Model ... -> 弹出Define Material ID 对话框-> 定义更多的材料ANSYS复合材料仿真分析2009-05-23 23:31复合材料，是由两种或两种以上性质不同的材料组成。

主要组分是增强材料和基体材料。

复合材料不仅保持了增强材料和基体材料本身的优点，而且通过各相组分性能的互补和关联，获得优异的性能。

复合材料具有比强度大、比刚度高、抗疲劳性能好、各向异性、以及材料性能可设计的特点，应用于航空领域中，可以获得显著的减重效益，并改善结构性能。

目前，复合材料技术已成为影响飞机发展的关键技术之一，逐渐应用于飞机等结构的主承力构件中，西方先进战斗机上复合材料使用量已达结构总重量的25%以上。

飞机结构中，复合材料最常见的结构形式有板壳、实体、夹层、杆梁等结构。

板壳结构如机翼蒙皮，实体结构如结构连接件，夹层结构如某些薄翼型和楔型结构，杆梁结构如梁、肋、壁板。

此外，采用缠绕工艺制造的筒身结构也可视为层合结构的一种形式。

一.复合材料设计分析与有限元方法复合材料层合结构的设计，就是对铺层层数、铺层厚度及铺层角的设计。

采用传统的等代设计（等刚度、等强度）、准网络设计等设计方法，复合材料的优异性能难以充分发挥。

在复合材料结构分析中，已经广泛采用有限元数值仿真分析，其基本原理在本质上与各向同性材料相同，只是离散方法和本构矩阵不同。

复合材料有限元法中的离散化是双重的，包括了对结构的离散和每一铺层的离散。

这样的离散可以使铺层的力学性能、铺层方向、铺层形式直接体现在刚度矩阵中。

复合材料层合板多钉连接结构累积损伤过程可视化仿真模拟张爽;王栋;郦正能;寇长河;章怡宁【期刊名称】《复合材料学报》【年(卷),期】2006(023)003【摘要】建立了分析复合材料层合板多钉连接结构的三维有限元模型,考虑了接触状态非线性和累积损伤过程非线性的影响,运用ANSYS中的APDL编制程序实现了对复合材料层合板机械连接结构整个承载过程的可视化仿真模拟,同时进行了T300/QY9512复合材料层合板多钉单剪拉伸试验.结果表明,在一定几何尺寸下,复合材料层合板多钉连接结构钉载分配的不均匀性在整个承载过程中并无明显改善.根据本文中提出的累积损伤模型对各孔位变形进行了计算,计算结果与试验结果吻合较好.从累积损伤过程的仿真结果可以明显看出,不同几何尺寸的多钉连接结构中各钉孔附近损伤的起始和发展过程具有明显的区别.优化设计结果表明,不同钉孔处层合板厚度的改变对各钉钉载分配无明显影响,但孔边法向和切向应力大小和分布均受到严重影响,对整个多钉连接结构的损伤程度产生很大变化.【总页数】6页(P135-140)【作者】张爽;王栋;郦正能;寇长河;章怡宁【作者单位】北京航空航天大学,飞机设计研究所,北京,100083;北京航空航天大学,飞机设计研究所,北京,100083;北京航空航天大学,飞机设计研究所,北京,100083;北京航空航天大学,飞机设计研究所,北京,100083;沈阳飞机设计研究所,沈阳,110035【正文语种】中文【中图分类】TB330.1【相关文献】1.复合材料层合板机械连接结构累积损伤模型和挤压性能试验研究 [J], 张爽;王栋;郦正能;寇长河;章怡宁2.复合材料层合板疲劳逐渐累积损伤寿命预测方法 [J], 徐颖;温卫东;崔海涛3.基于连续损伤模型的层合板多钉连接结构失效分析 [J], 周银华;侯赤;赵美英;万小朋4.基于累积损伤的三维复合材料层合板疲劳寿命研究 [J], 郭葳;万小朋;赵美英;刘凤楠5.复合材料层合板T型连接结构的渐进损伤分析 [J], 李家春;王德鑫因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

ANSYS ACP复合材料案例详解－1该算例为简单层合板分析，描述了从几何模型到后处理的基本操作流程。

1.前处理部分1〉打开ANSYS Workbench，直接拖拽ACP（Pre）到工作界面：2〉双击打开Engineering Data，分别创建单向纤维增强复合材料UD_T700与中心层材料Corecell_A550，详细定义如下：3〉返回Project，打开DesignModeler界面，设置单位制：4〉创建草图：5〉生成surface：6〉双击Model，打开Mechanical界面，设置厚度（此处厚度设置与铺层厚度无关）：7〉网格设置，生成网格：8〉更新流程：9〉双击或者右键-Edit打开ACP，可以看到，Engineering Data中的材料已经自动导入ACP：10〉注意单位设置，另外，ACP操作的每一步都需点击update图标才能更新：11〉创建层板与厚度（Fabrics）：12〉创建Stackups：13〉创建子层合板Sub Laminate：14〉创建铺层参考方向Rosetts：15〉定义Oriented Selection Sets，Point选择几何上的任一点即可，带[]部分，点击[]，再点击左侧相关项，即可自动导入；其中三Resetts代表的是铺层材料的0°方向，16〉查看参考方向，铺层零度方向，以及法向等可点击工具栏图标，如下：17〉右键点击Modeling Groups，创建三个层组，命名如下：18〉在sandwich_bottom下进行第一个层设置，命名为bottom_1，如下：19〉在sandwich_core下进行第二个层设置，命名为core_2，如下：20〉在sandwich_top下进行第三个层设置，命名为top_3，如下：21〉更新，层定义应该如下图所示：22〉返回workbench主界面，更新ACP流程：拖拽Static Structural流程到界面，将ACP的A5连接到Static Structural的B4，选择传递壳数据，连接好的流程见下图：23〉更新结构分析流程，双击打开Mechanical界面，四条边固定支撑，面上施加0.1Mpa压力，边界条件设置如图：2.求解，点击Solve直接求解3.后处理1〉拖拽ACP(Post)流程到ACP(Pre)上，连接效果如下：2〉将Static Structural的结果Solution与ACP后处理的Results部分连接，求解结果文件将被读入到后处理模块，如图：3〉更新流程，保证静态分析与ACP前处理流程上都是绿色对勾标志，刷新ACP后处理的Results部分:4〉双击打开ACP(Post)，在Solution分支下查看变形结果，设置如下：5〉变形结果云图：6〉接下来，配置组合失效准则，创建复合材料结构的失效结果图，两种材料的强度极限最初在Engineer Data中已经定义好。

基于Python复合材料单搭接机械连接结构ABAQUS二次开发杨晔楠，胡昌宏，何四海（中航工业一飞院，陕西省西安市，710089）摘要：本文采用Python语言对ABAQUS进行二次开发，建立了复合材料单搭接机械连接结构参数化建模模块，可实现单排多钉连接结构有限元模型的快速建立、材料属性的设置，以及零件之间接触的自动生成；并编制了用于参数化分析的GUI（用户图形界面），提供了方便形象的数据输入界面。

最后将本文模型的计算结果与试验结果进行对比，钉载分配的最大误差不超过9%，贴片处的应变-载荷曲线非常接近，验证了本文建模方法的正确性。

本文二次开发程序提高了工作效率，减小了建模工作量。

关键词：复合材料 单搭接 参数化 GUI1.概述复合材料比强度和比模量高，且具备优越的重量特性和疲劳性能，使其在航空航天等领域得到了大量应用，引起了设计技术的重要变革。

在飞机结构中，由于结构设计、工艺和使用维护等要求，必须安排一定的工艺分离面、维修口盖等，从而存在大量紧固件。

对复合材料机械连接结构性能进行分析非常必要。

而影响其性能的因素有很多，包括结构的几何尺寸、复合材料的铺层以及搭接板的刚度等。

为了深入研究这些因素对结构性能的影响，需建立参数化模型以简化步骤、减小设计人员工作量。

ABAQUS软件是国际公认的大型通用非线性有限元分析软件之一，具备丰富的单元库和材料模型库，还为用户提供了专门的二次开发接口，能够实现ABAQUS前处理、后处理的自动化和用户化。

ABAQUS脚本接口是基于Python语言定制开发的，Python是一门功能强大的面向对象的编程语言，具备代码简洁、可扩展性强、内置数据结构丰富等特点[1]。

本文采用Python语言对复合材料单搭接连接结构有限元建模过程进行ABAQUS二次开发，并定制了一个用于参数化分析的GUI（用户图形界面），建立了此类结构的参数化分析平台，能够减少大量建模工作，方便快捷的应用于工程实际中。

复合材料螺栓连接结构数值模拟研究佘凯;许建;黄国兵;杨宇华【摘要】在实际工程中,复合材料结构连接方式常采用机械连接形式(螺栓或铆钉)来连结复合材料构件和金属构件,而其中尤以螺栓连接更为常见.如何运用有限元软件模拟螺栓连接结构是仿真计算的关键.本文采用ANSYS软件,建立了复合材料螺栓连接结构的三维有限元模型,采用不同的边界处理方法对该结构进行数值模拟,得到复合材料螺栓孔处的载荷,并将数值计算结果与试验数据比较,探求出了该结构螺栓孔处载荷数值模拟方法.采用接触+耦合的边界处理方式不仅能较准确的模拟复合材料螺栓连接结构,而且计算时间远小于完全采用接触时的计算时间,大大提高了工作效率.【期刊名称】《中国舰船研究》【年(卷),期】2008(003)006【总页数】5页(P41-44,65)【关键词】复合材料;螺栓连接;接触;耦合【作者】佘凯;许建;黄国兵;杨宇华【作者单位】中国舰船研究设计中心,湖北,武汉,430064;中国舰船研究设计中心,湖北,武汉,430064;中国舰船研究设计中心,湖北,武汉,430064;中国舰船研究设计中心,湖北,武汉,430064【正文语种】中文【中图分类】U664.21 引言复合材料是由两种或多种不同性质的材料用物理和化学方法在宏观尺度上组成的具有新性能的材料，其具有重量轻、比强度高、抗疲劳性能强、耐腐蚀等优点，在航空航天、汽车、造船等各个领域得到日益广泛的应用[1]。

船舶是复合材料应用中的一个重要方面，经多年的开发使用，应用部位已从次承力构件发展到主承力构件，逐步成为一种重要的船用材料。

复合材料与金属构件常采用螺栓连接，由于复合材料挤压强度较低，结构在承受较大载荷时，连接部位螺孔处的复合材料会发生挤压破坏，是该结构的主要破坏模式。

复合材料结构的连接在传递载荷、连接件的形态和边界条件等方面都比较复杂，用解析方法求解是难以胜任的，需要采用数值方法特别是可用有限元法来求解。

复合材料螺栓连接是一个三维问题，国外已经采用多种有限元软件对其进行了数值模拟。

ansys acp复合材料层合板的强度有限元计算ANSYS ACP（Advanced Composite Products）是一款专业的复合材料模拟软件，它可以模拟材料的力学性能、热性能、电性能等多个方面。

利用ANSYS ACP，可以对多种复合材料层合板的强度进行有限元计算，如碳纤维增强复合材料（CFRP）、玻璃纤维增强复合材料（GFRP）等。

下面我们将从以下几个步骤来阐述如何利用ANSYS ACP进行CFRP层合板的强度计算。

步骤一：材料建模首先需要在ANSYS ACP中进行材料建模，设置合适的属性参数。

在这一步骤中需要输入的参数包括复合材料层厚度、纤维体积分数、成型方式等。

同时，需要输入材料的弹性模量、剪切模量、泊松比等参数。

步骤二：几何建模在建立完复合材料的材料模型之后，需要进行几何建模。

可以通过手动建模或者借助CAD软件对待分析物件进行建模。

设计文件包括要分析的结构的几何尺寸、荷载信息、边界条件等。

步骤三：网格划分完成几何建模后，需要进行网格划分，将待分析物体切分成若干个小单元，以利于计算。

可采用ANSYS ACP软件自带的网格划分功能，通过设置划分因子和增量因子，得到合适的网格布局和尺寸。

步骤四：载荷设置载荷设置是本次分析的关键，需要根据实际情况设置合适的载荷。

在这里可以设置弯曲荷载，压缩荷载，剪切荷载等，以及总载荷的方向和大小。

步骤五：约束条件设置设定约束条件对于分析的结果也有着重要的影响。

例如，在本次分析中可以设置在板的两端给出固定支座约束（boundary）条件。

步骤六：计算结果的查看完成以上步骤之后，可以开始进行强度有限元计算。

ANSYS ACP会自动求解产生相关计算结果，如材料强度，应力分布等。

需要注意的是，本次分析的结果只是基于材料模型和载荷等参数的理论计算结果，并不能与实验结果完全吻合。

通过以上步骤的学习，读者可以初步掌握如何使用ANSYS ACP对复合材料层合板的强度进行有限元分析。

复合材料层合板振动数值仿真
王轩;李顶河;冯振宇;徐建新
【期刊名称】《中国民航大学学报》
【年(卷),期】2008(026)001
【摘要】从理论上讨论了一端固支弹性矩形薄板自由振动频率的求解问题.在MSC.Patran中建立复合材料层合板的有限元分析模型,用MSC.Nastran计算得到自由振动的固有频率和基本振型,结果与试验数据对比,吻合很好,说明采取的数值仿真方法可用于工程设计计算.
【总页数】3页(P56-58)
【作者】王轩;李顶河;冯振宇;徐建新
【作者单位】中国民航大学航空工程学院,天津,300300;中国民航大学航空工程学院,天津,300300;中国民航大学航空工程学院,天津,300300;中国民航大学航空工程学院,天津,300300
【正文语种】中文
【中图分类】O326;O343.9
【相关文献】
1.关于复合材料层合板结构力学性能数值仿真架构的讨论 [J], 姚卫星;陈方
2.带压电层功能梯度复合材料混合层合板的自由振动和动力响应 [J], 黄小林;沈惠申
3.基于扩展逐层法的复合材料层合板的自由振动 [J], 徐建新;胥栋;郭巧荣;武耀罡
4.含MFC智能层的复合材料层合板自由振动研究 [J], 赵宽飞; 郝育新; 陈静
5.对称正交铺设复合材料层合板的随机振动及振动控制 [J], 李华;瞿伟廉
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ansys结构仿真案例ANSYS是一款常用的结构仿真软件，可以对各种结构进行静力学、动力学、热力学等仿真分析。

下面列举10个以ANSYS结构仿真为题的案例，以展示其在不同领域的应用。

1. 桥梁结构分析：使用ANSYS对桥梁结构进行有限元分析，评估其受力性能和安全性，为工程设计提供依据。

可以对桥梁主要构件进行应力、变形、疲劳寿命等分析。

2. 建筑结构分析：通过ANSYS对建筑结构进行静力学分析，确定结构的承载能力和稳定性。

例如，可以分析高层建筑的抗震性能，优化结构设计，提高抗震安全性。

3. 飞机机翼结构分析：使用ANSYS对飞机机翼进行有限元分析，评估其受力性能和结构强度。

可以分析机翼的振动模态、应力分布等，优化结构设计，提高飞行安全性。

4. 汽车车身结构分析：通过ANSYS对汽车车身进行有限元分析，评估其受力性能和刚度。

可以分析车身的应力分布、变形情况，优化结构设计，提高车辆性能和安全性。

5. 器械设备结构分析：使用ANSYS对器械设备进行有限元分析，评估其受力性能和可靠性。

可以分析设备的应力分布、振动模态等，优化结构设计，提高设备性能和使用寿命。

6. 钢结构建筑分析：通过ANSYS对钢结构建筑进行有限元分析，评估其受力性能和稳定性。

可以分析结构的应力、变形、破坏模式等，优化结构设计，提高建筑的安全性和经济性。

7. 水力发电机组分析：使用ANSYS对水力发电机组进行有限元分析，评估其受力性能和效率。

可以分析机组的应力、变形、振动等，优化结构设计，提高发电机组的性能和可靠性。

8. 船舶结构分析：通过ANSYS对船舶结构进行有限元分析，评估其受力性能和强度。

可以分析船体的应力分布、变形情况，优化结构设计，提高船舶的航行性能和安全性。

9. 油井套管结构分析：使用ANSYS对油井套管进行有限元分析，评估其受力性能和耐久性。

可以分析套管的应力、变形、破坏模式等，优化结构设计，提高油井的开采效率和安全性。

10. 桩基础结构分析：通过ANSYS对桩基础结构进行有限元分析，评估其受力性能和稳定性。

基于Matlab 和Ansys 的复合材料板的分析本文通过使用MATLAB 和ansys 这两款软件对假设的复合材料层积板进行结构分析，对该材料同一点施加相同的力之后，观察比对其余相同节点的位移及和扭转角。

假定的复合材料分析的模型问题阐述：假设一个对称的、尺寸为4.04.0⨯的方形积层板，使用SI 单位的碳纤维（Gr70%-Epoxy30%）为复材，铺层角为︒45，共有4层，每层厚度为1mm 。

在底端约束固定，于顶端中央的节点上施加一个Z 方向（垂直于复合材料板平面的方向为Z 方向）的集中力N F z 100=，是对其进行静力分析。

基于MATLAB 的复合材料层合板的分析 复合材料板的刚度矩阵称为层积板。

常见的层积板是以正交材料堆叠而成。

层积板中各层的正交材料有，又是以高强度线状材料与基底材料压制而成。

在复合材料力学中，我们可以列出弹性剪切模量G 、泊松比ν、杨氏模量E 的关系方程式。

二维正交材料，各应变的关系式为：）（2121111σνσε-E = （1））（2121221σσνε+-E = （2）1212121τγG =（3） 若定义： {}}{T 1221γεεε= （4）{}}{T 1221τσσσ= （5）则上式可写成：{}[]{}σεS = （6）其中[]⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡--=12222111211000101G E E E E S νν （7） 现在假设刚度矩阵[]Q 为挠度矩阵[]S 的逆矩阵，也就是：[][]1-=S Q （8）第（8）式可改写成：{}[]{}εσQ = （9）其中刚度矩阵[]⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡----=1221122211221121121222112100011011G E E E E Q νννννννννν （10） 又由于21ν和12ν的关系式121221E E νν=，因此2112Q Q =，也就是2112211211212211νννννν-=-E E ，刚度矩阵[]Q 为对称矩阵[][]TQ Q =。

Ansys复合材料结构分析操作指导书Ansys10.0 复合材料结构分析操作指导书第⼀章概述复合材料是两种或两种以上物理或化学性质不同的材料复合在⼀起⽽形成的⼀种多相固体材料，具有很⾼的⽐刚度和⽐强度（刚度和强度与密度的⽐值），因⽽应⽤相当⼴泛，其应⽤即涉及航空、航天等⾼科技领域，也包括游艇、风电叶⽚等诸多民⽤领域。

由于复合材料结构复杂，材料性质特殊，对其结构进⾏分析需要借助数值模拟的⽅法，众多数值模拟软件中Ansys是个不错的选择。

Ansys软件由美国ANSYS公司开发，是⽬前世界上唯⼀⼀款通过ISO9001质量体系认证的分析设计软件，有着近40年的发展历史，经过多次升级和收购其它CAE(Computer Aided Engineering )软件，⽬前已经发展成集结构⼒学、流体⼒学、电磁学、声学和热学分析于⼀体的⼤型通⽤有限元分析软件，是⼀款不可多得的⼯程分析软件。

Ansys在做复合材料结构分析⽅⾯也有不俗的表现，此书将介绍如何使⽤该款软件进⾏复合材料结构分析。

在开始之前有以下⼏点需要说明，希望⼤家能对有限元法有⼤体的认识，以及Ansys软件有哪些改进，最后给出⼀些学习Ansys软件的建议。

1、有限元分析⽅法应⽤简介有限元法(Finite Element Method，简称FEM)是建⽴在严格数学分析理论上的⼀种数值分析⽅法。

该⽅法的基本思想是离散化模型，将求解⽬标离散成有限个单元(Element)，并在每个单元上指定有限个节点(Node)，单元通过节点相连构成整个有限元模型，⽤该模型代替实际结构进⾏结构分析。

在对结构离散后，要求解的基本未知量就转变为各个节点位移(Ansys中称之为DOF(Degree Of Freedom)，试想⼀下，节点的位移包括沿x,y,z轴的平动和转动，也就是节点的⾃由度)，节点位移通过求解⼀系列代数⽅程组得到，在求得节点位移后，利⽤节点位移和应⼒、应变之间的关系矩阵就可以求出各个节点上的应⼒、应变，应⽤线性插值便可以获得单元内任意位置的位移、应⼒、应变等信息。

复合材料层合板机械连接研究进展尹玉;李小强;李东升;王亮;翟雨农【摘要】机械连接因其可靠性以及连接工艺上的优势,受到学者和工程界的高度重视.当前国内外学者对机械连接的研究主要是进行数值模拟与试验研究.接头的承载强度、失效形式以及疲劳性能是衡量接头性能的主要指标.接头形式、铺层角度、几何尺寸、钉孔间隙、预紧力等是影响接头性能的主要因素.在实际工程应用中,这些研究对于提高复材机械连接性能有着重要意义.【期刊名称】《航空制造技术》【年(卷),期】2016(000)011【总页数】6页(P72-77)【关键词】复合材料层合板;机械连接;接头性能【作者】尹玉;李小强;李东升;王亮;翟雨农【作者单位】北京航空航天大学机械工程及自动化学院,北京100191;北京航空航天大学机械工程及自动化学院,北京100191;北京航空航天大学机械工程及自动化学院,北京100191;北京航空航天大学机械工程及自动化学院,北京100191;北京航空航天大学机械工程及自动化学院,北京100191【正文语种】中文复合材料由两种或两种以上性质不同的材料组成，主要组分是增强材料和基体材料[1]。

相较于传统材料，复材具有材料与结构同一性、可设计性强等显著特点，具有较高的比强度与比模量、较好的抗疲劳性能、耐腐蚀性 [2]。

由于复合材料优异的力学性能，飞机结构中已经开始尽可能多地采用复合材料，以达到飞机结构减重的目的[2]。

复合材料最初应用在飞机上的舱门、安定面、整流罩等次承力结构，目前国外已将复合材料广泛应用于机翼、机身等部位，实现由次承力构件向主承力结构的过渡[3]。

复合材料的大量使用必定会需要使复材与其他类型材料进行连接，这包括复材与复材、复材与金属材料等[4]。

由于螺栓连接具有容易装配，允许拆卸、检修，并且对环境影响不敏感等优势，是复合材料构件中最常用的连接方式[5]。

由于连接处复合材料层合板开孔、应力集中等因素，机械拧紧接头通常是一个危险源。

复合材料层合板沉头螺栓接头拉伸性能试验与有限元仿真李小强;冯丽;翟雨农;李东升;尹玉;王亮【摘要】A testing of tensile property of countersunk composite single-hole and single-lap joint based on the ASTM standard was designed and completed. During the test, the experimental data such as load-displacement curve, surface strain field and displacement outside of upper surface were collected by non-contact field strain measurement system (VIC-3D). The unilateral stretching static implicit and dynamic explicit 3D finite element models of the composite joint are established based on the Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit respectively. The test results are verified by the deformation of the lap region. Compared to the test results, when using dynamic explicit algorithm, the error of squeezing stiffness of the joint and the out-of-plane displacement of upper surface are 13.1% and 11.9% separately. While using static implicit algorithm, the error are 14.4%and 20.5% respectively. Therefore, the dynamic explicit algorithm is more accurate, and there is strong reliability on contact modeling, which can be applied to multi-hole joint and some large complex structures modeling for example the integral panel modeling subsequently.%根据ASTM标准设计了复合材料沉头螺栓单钉单搭接头拉伸性能试样,并完成试验件的制备和挤压性能试验.试验过程中采用非接触全场应变测量系统(VIC-3D)对载荷-位移曲线、表面应变场、沉头板上表面面外位移等试验数据进行了采集.基于Abaqus/Standard和Abaqus/Explicit模块建立了复材接头单向拉伸的静力隐式和动力显式三维有限元模型,利用模型搭接区域的变形对试验结果进行验证.采用静力隐式算法所得接头挤压刚度和层合板上表面末端面外位移与试验值的误差分别为14.4%和20.5%;采用动力显式算法所得接头挤压刚度和层合板上表面末端面外位移与试验值的误差分别为13.1%和11.9%.采用动力显式算法精度较高,而且其在接触建模时稳健性很强,可用于后续多钉连接接头以及整体壁板等大型复杂结构建模.【期刊名称】《航空制造技术》【年(卷),期】2017(000)022【总页数】7页(P38-44)【关键词】复合材料层合板;沉头螺栓连接;动力显式算法;静力隐式算法;有限元分析【作者】李小强;冯丽;翟雨农;李东升;尹玉;王亮【作者单位】北京航空航天大学机械工程及自动化学院,北京 100191;北京航空航天大学机械工程及自动化学院,北京 100191;北京航空航天大学机械工程及自动化学院,北京 100191;北京航空航天大学机械工程及自动化学院,北京 100191;北京航空航天大学机械工程及自动化学院,北京 100191;北京航空航天大学机械工程及自动化学院,北京 100191【正文语种】中文复合材料由于高的比强度、比模量，好的抗疲劳性、耐腐蚀性、阻尼减震性以及优良的破损安全性等优点，被广泛应用于现代飞机结构中。

复合材料厚板单钉双剪挤压试验与数值模拟朱智毅【摘要】进行了复合材料厚板单钉双剪螺栓连接的挤压强度试验，并基于Hashin 准则建立了三维有限元渐进损伤模型。

通过编写和调用UMAT子程序，分析了基体开裂、挤裂和纤维断裂、挤压以及纤维基体剪切等破坏模式的生成和演变，同时探讨了螺栓弯曲变形对试件的连接刚度和挤压强度的影响。

仿真与试验结果较为吻合，验证了模型的合理性和有效性。

%A bearing strength test of single-bolted double-lapped joints in thick composite laminates is conducted in this paper. We establish three-dimensional finite element models of progressive damage based on Hashin criteria. By compiling and calling UMAT subroutine, research on occurrence and expansion of matrix crushing, matrix cracking, fiber tensile failure, fiber compress failure and fiber-matrix shear failure is conducted. We also study the influences of bolt bending on connection stiffness and crush strength. And the tests verify the justifiability and effectiveness of the model.【期刊名称】《江苏科技信息》【年(卷),期】2016(000)015【总页数】3页(P63-65)【关键词】复材厚板连接;单钉双剪;有限元法;损伤分析【作者】朱智毅【作者单位】上海飞机设计研究院强度设计研究部，上海浦东 200120【正文语种】中文复合材料因具有比强度高、可设计性好等优点，在民航客机领域得到了大量应用。