彎曲載荷作用下復合材料T型接頭的失效分析*

吳　海，肖加余，邢素麗，文思維，楊孚標，楊金水

(國防科技大學 航天科學與工程學院， 湖南 長沙　410073)

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彎曲載荷作用下復合材料T型接頭的失效分析*

吳海，肖加余，邢素麗，文思維，楊孚標，楊金水

(國防科技大學 航天科學與工程學院， 湖南 長沙410073)

摘要：運用蔡-吳逐步失效判據和黏聚接觸模型建立彎曲加載下的T型接頭的有限元模型。對復合材料T型接頭在彎曲加載下的損傷機理和承載能力進行數值模擬。結合靜態彎曲加載實驗，揭示T型接頭在彎曲破壞過程中的四種失效模式。T型接頭的彎曲失效載荷的有限元模型計算結果與實測值吻合較好。

關鍵詞：T型接頭；蔡-吳逐步失效判據；黏聚接觸模型；失效模式；彎曲失效

復合材料接頭是復合材料結構件中連接部件、傳遞載荷的一種重要結構形式，因其可以有效地減輕結構重量，提高連接效率，而在船舶和航空復合材料構件中得到廣泛運用，其中T型接頭作為典型整體成型構件中最薄弱的部位，吸引了國內外眾多研究者的關注。Shenoi的團隊[1-5]最早開展了船舶復合材料構件中的T型接頭的損傷研究，考察了結構參數和材料參數對其力學性能的影響，并通過有限元分析的方法確定其損傷容限。Orifici等[6]通過有限元方法分析了碳纖維/環氧復合材料T型接頭在后屈曲過程中可能發生的損傷模式。Stickler等[7-9]研究了橫向縫合的碳纖維復合材料T型接頭的拉伸、彎曲和剪切力學性能，發現植入的纖維可以有效提高T型接頭的彎曲性能，但對其拉伸和面外剪切性能起不到同樣的效果。……