有拧紧力矩层合板接头静载损伤失效分析

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复合材料层合板渐进损伤分析与试验验证

复合材料层合板渐进损伤分析与试验验证作者：曾昭炜等来源：《无线互联科技》2015年第03期摘要：文章基于能量耗散的渐进损伤分析方法，建立了复合材料层合板的三维有限元模型。

采用了带剪切非线性的修正三维Hashin准则作为单元失效判据，使用Linde模型对失效单元进行材料性能退化。

通过编写用户自定义材料子程序（UMAT），实现了失效准则与材料退化准则在Abaqus中的应用。

并通过试验对有限元模型进行了验证，仿真误差为7.8%。

仿真分析得到的失效位置与失效模式和试验一致，表明文章模型能合理有效地进行层合板的强度预测和失效分析。

关键词：复合材料层合板；渐进损伤分析；UMAT；试验近年来，复合材料以其较高的比强度、比模量，较强的抗疲劳能力、抗振能力和可设计性等特点，在新一代飞机机体结构中得到越来越重要而广泛的应用[1]。

据统计，在飞机结构中，复合材料从空客A380上25%[2]的用量，到波音787的50%，再到A350的52%，其应用增长已经达到年均9%的水平[3]。

另一方面，尽管复合材料正朝着整体化设计加工方向发展，某些部位如维护口盖、机械连接等位置，不得不在复合材料结构上开孔。

相对于金属材料，复合材料层合板开孔部位应力分布更为复杂、应力集中更为严重。

又由于在失效破坏模式方面复合材料结构更为多样复杂，其极限强度分析也十分困难。

因此，研究复合材料结构开孔处性能具有重要的工程意义。

对于开孔层合板的分析研究，主要有孔边应力法、两参数法、临界单元法和渐进损伤分析方法，在开孔层合板压缩强度的分析计算上前三种方法都能够适用，然而由于没有考虑其多种失效模式，在计算精度方面需要得到提高[4]。

渐进损伤分析方法可用于含孔层合板在拉伸载荷作用下内裂纹扩展情况的分析，能够更为有效地对复合材料进行损伤模拟和强度预测。

另外，该方法还能够准确研究复合材料失效模式和失效位置。

1 渐进损伤分析作为渐进损伤分析方法，其基本假设为结构中的材料产生损伤后材料的力学性能将发生一定程度退化，但同时能够继续承载，在此基础上对结构的失效进行分析计算。

焊接接头及其静载强度-

影响焊接接头性能的主要因素有以下两个方面：
力学方面因素：接头形状的不连续性(余高、接头错边)、焊接缺陷（未焊透、裂纹）、残余应力和残余变形等。
材质方面因素：焊接热循环所引起的组织变化、焊接材料引起的焊缝化学成分的变化、焊后热处理所引起的组织变化以及矫正变形所引起的加工硬化等。
影响焊接接头性能的主要因素
t L F 1 52 m 08 0 5 N m m 4 0 m 10 .1 6 M 3 P 'ta 1M 42
所以该对接接头焊缝强度满足要求，结构工作时是安全的。
(2)受剪切对接接头
Q ['] L1
式中 Q——接头所受的切力（N）；
L——焊缝长度（mm）；
δ 1——接头中较薄板的厚度（mm）； τ ——接头焊缝中所承受的切应力（MPa）； [τ ˊ]——焊缝许用切应力（MPa）；
例题
例2 两块板厚为10mm的钢板对接，焊缝受
29300N的切力，材料为Q235—A钢，试设计焊
缝的长度（钢板宽度）。解由公式(3-2)可得
L Q
1[ ' ]
对接焊缝的典型坡口形式
角焊缝
角焊缝按其截面形状可分为平角焊缝、凹角焊缝、凸角焊缝和不等焊脚角焊缝。
各种截面形状角焊缝的承载能力与载荷性质有关。静载时，如母材金属塑性良好，则角焊缝的截面形状对承载能力没有明显影响；动载时，凹角焊缝比平角焊缝的承载能力高，凸角焊缝的承载能力最低。不等腰角焊缝，长边平行于载荷方向时，承受动载效果好。
工作焊缝和联系焊缝
焊接接头的设计要点
应尽量使接头形式简单,结构连续,且不设在最大应力作用截面上.
要特别重视角焊缝的设计,不宜选择过大的焊脚. 尽量避免在厚度(Z向)方向传递力. 接头的设计要便于制造和检验. 一般不考虑残余应力对接头强度的影响.

螺栓连接复合材料层合板力学建模及失效分析

螺栓连接复合材料层合板力学建模及失效分析碳纤维复合材料因其强度高、可设计性强等一系列优点在各个领域得到广泛应用。

在实际的工程应用中,考虑到螺栓连接构件的可拆卸性和替换性,因此对于螺栓连接工况下复合材料力学性能的分析成为众多学者的研究对象。

针对螺栓连接工况的复合材料层合板,本课题对其螺栓孔周围的应力分布和层合板失效进行了研究。

1.应力分析过程中考虑到复合材料孔边应力集中现象,基于阿鲁科教授提出的用于计算螺栓连接层合板孔边应力的复合函数,在弹性范围内对复合材料层合板进行了孔边应力计算;其后在有限元ABAQUS环境中,基于蔡-吴准则用于判定复合材料的初始失效,获得单钉双剪工况层合板初始失效前的应力分布状态,将有限元应力计算结果与解析算法应力值进行比较,两种算法的计算结果具有一致性。

应力值用于分析孔边距对孔边应力分布的影响,通过对孔边的应力分析预测复合材料层合板初始失效位置。

2.复合材料的渐进失效分析过程在有限元环境中进行,结合Helius:PFA对复合材料基于MCT失效准则的判定,获得不同孔边距层合板从初始状态到最终失效的演化过程。

针对不同组分对载荷敏感度的不同,提出一种分区域失效敏感分析方法,在孔边载荷高敏感区域中对不同组分失效程度进行计算,结合应力集中因子分析不同区域中组分失效敏感度,并与层合板整体失效程度进行比较,获得层合板在失效过程中的扩散方向。

其后通过对有限元软件ABAQUS进行不同非线性特征集配置,实现对复合材料组分失效程度更加细致的划分,获得螺栓连接中组分失效程度与层合板健康度的函数关系,并通过曲线将结果可视化。

焊接接头的强度与可靠性评估方法

焊接接头的强度与可靠性评估方法焊接接头是现代工程中常用的连接方式之一，其强度和可靠性评估对于确保工程结构的安全和可靠具有重要意义。

本文将介绍焊接接头强度和可靠性评估的方法和技术。

一、焊接接头的强度评估方法焊接接头的强度评估是评估焊接接头是否能够承受预期负荷和环境条件的首要任务。

下面将介绍几种常用的焊接接头强度评估方法：1.1 静态力学试验法静态力学试验法是一种直接评估焊接接头强度的方法。

通过在试验设备上施加静态加载，测量焊接接头在不同载荷下的破坏负荷，从而评估其强度。

该方法适用于焊接接头的强度评估，但考虑到工程实际中焊接接头往往面临复杂的载荷和环境条件，静态力学试验法难以全面评估焊接接头的可靠性。

1.2 数值模拟法数值模拟法是通过使用计算机软件模拟焊接接头在加载过程中的应变、变形和应力等参数，从而评估焊接接头的强度。

该方法可以考虑更多复杂的载荷和环境条件，提供准确的强度评估结果。

然而，数值模拟法需要进行精确的材料参数和接头结构的输入，且计算结果需要与实验数据进行验证，因此需要较高的技术水平和专业知识。

1.3 非破坏性检测方法非破坏性检测方法是通过检测焊接接头表面和内部的缺陷，评估焊接接头的强度状况。

常用的非破坏性检测方法包括超声波检测、X射线检测和涡流检测等。

这些方法可以检测到焊接接头中的裂纹、气孔等缺陷，从而判断其强度状态。

非破坏性检测方法对于大型和难以拆卸的焊接接头评估具有重要意义，但需要专业人员进行操作和解读结果。

二、焊接接头的可靠性评估方法焊接接头的可靠性评估是通过对焊接接头在设计寿命内的使用条件和环境条件进行综合评估，判断其在整个使用寿命内的可靠性。

下面将介绍几种常用的焊接接头可靠性评估方法：2.1 失效模式与影响分析法失效模式与影响分析法（Failure Mode and Effects Analysis，FMEA）是一种常用的可靠性评估方法。

通过识别焊接接头可能存在的失效模式和失效影响，评估其对工程结构可靠性的贡献。

几种金属材料自冲铆接头的静态失效机理

ＤｉｆｆｅｒｅｎｔＭｅｔａｌＭａｔｅｒｉａｌｓ
ＷＡＮＧＹｉｆｅｎｇ
ＨＥＸｉａｏｃｏｎｇ
ＺＨＡＮＧＸｉａｎｌｉａｎ
ＣＨＥＮＧｎｇ
ｐｉｅｃｉｎｇｉｒｖｅｔｅｄｊｏｉｎｔｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄａｇｒｅａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｔａｔｉｃｆａｉｌｕｒｅｍｏｄｅ．ｈｅＴｒｉｖｅｔｓｉｎＴＡｌｊｏｉｎｔｓａｐｐｅａｒｅｄａｆａｉｌｕｒｅｐｒｏｃｅｓｓｆｒｏｍｉｎｔｅｒｇｒａｎｕｌｒａｆｒａｃｔｕｒｅｔｏｄｕｃｔｉｌｅｆｒａｃｔｕｒｅ．Ｔｈｅ８０９０ｊｏｉｎｔｓａｐｐｅａｒｅｄａｆａｉｌｕｒｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｔｈｅｍａｔｅｉｒａｌｓｂｅｉｎｇｒｕｂｂｅｄ
冲铆接头的力学性能与静态失效机理。结果表明：ＴＡ１钛舍金接头平均最大拉剪载荷（６２８５．０Ｎ）在３种接头
中最大，８０９０铝锂合金接头（５４７８．３Ｎ）次之，５０５２铝合金接头（３２１７．７Ｎ）最小；不同金属材料自冲铆接头的
ｕｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅａｖｅｒａｇｅｍａｘｉｍｕｍｔｅｎｓｉｌｅｓｈｅａｒｌｏａｄｏｆｔｈｅＴＡ１ｊｏｉｎｔｓ（６２８５．０Ｎ）ｉｓｔｈｅｌａｒｇｅｓｔ，ｔｈｅ８０９０ｊｏｉｎｔｓｔｏｏｋｔｈｅｓｅｃｏｎｄｐｌａｃｅ，ｔｈｅ５０５２ｊｏｉｎｔｓｉｓｔｈｅｓｍｌａｌｅｓｔ．Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｅｔａｌｍａｔｅｒｉｌａｓｓｅｆｌ－

复合材料层合板螺栓连接接头极限强度分析

复合材料层合板螺栓连接接头极限强度分析
卢嘉鹏;严仁军;黎梦真
【期刊名称】《造船技术》
【年(卷),期】2022(50)1
【摘要】对基于不同渐进失效准则计算复合材料层合板螺栓连接接头极限承载力的高精度预报方法展开研究。

基于Abaqus有限元软件,采用USDFLD子程序对接头进行渐进失效分析。

分别采用最大应力准则、蔡-希尔失效判据、霍夫曼失效准则、蔡-吴失效准则、哈辛失效准则等5种失效准则进行数值计算。

建立不同的场变量描述纤维、基体、界面的损伤状态,研究复合材料层合板螺栓连接接头在拉伸载荷作用下的损伤发展过程。

研究表明,基于这5种失效准则计算的有限元仿真结果均与试验值较为接近,其中采用纤维失效和基体失效分开考虑的哈辛失效准则计算的复合材料层合板螺栓连接接头的极限强度与试验结果的准确度吻合最好,较适用于复合材料螺栓连接结构的有限元仿真。

【总页数】6页(P1-5)
【作者】卢嘉鹏;严仁军;黎梦真
【作者单位】武汉理工大学交通学院
【正文语种】中文
【中图分类】U663
【相关文献】
1.基于数值模拟的层合板螺栓接头强度分析
2.失效准则和非线性对复合材料层合板螺栓连接失效强度的影响
3.复合材料层合板螺栓连接强度实验研究
4.螺栓连接复合材料层合板力学建模及失效分析
5.干涉对复合材料层合板连接系统的极限挤压强度影响
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紧固件典型失效形式及案例解析过载断裂

紧固件典型失效形式及案例解析过载断裂紧固件的过载失效是指外力超过其承载极限而发生的失效，主要包括韧性过载、脆性过载和“脱扣” 等。

紧固件过载失效的分类过载断裂三要素：纤维区、放射区和剪切唇区过载断裂三要素：纤维区、放射区和剪切唇区•在螺纹牙底过载断裂与缺口圆形拉伸试样类似•在头部和杆部过渡处或光杆部分过载断裂与光滑圆形拉伸试样类似•利用断口三要素判断紧固件断裂失效裂纹源、断裂过程和最后断裂位置韧性过载断裂宏观特征•断裂处出现杯锥状断口，存在肉眼可见的塑性变形痕迹•在螺纹牙底发生的韧性过载断裂，一般只有塑性很好的材料才会出现杯锥状断口•与轴线约呈45°切断断口也是一种紧固件韧性过载断裂特征•断口表面较粗糙、色泽灰暗、呈纤维状或鹅毛绒状•从紧固件表面一侧起源向另一侧扩展的过载断裂断口上，源区存在由表面起始的扩展棱线，最后断裂区一般有剪切唇•由表面周向起源，最终断裂区位于紧固件心部的过载断裂断口上，可见由周向边缘起始的扩展棱线，断口心部为纤维区韧性过载断裂宏观特征的应用•影响紧固件韧性过载断裂宏观特征的主要因素：受力状态和材料的塑性•通过断裂外观形态、宏观塑性变形方式、纤维的形态等对紧固件受力状态进行初步的判断例：拉伸应力导致的断裂：断口往往呈杯锥状或呈与应力轴45°的斜断口韧性过载断裂宏观特征的应用例：冲击应力或弯矩作用时：断口宏观特征上也可见放射棱线和剪切唇，但剪切唇在紧固件圆周上不完整例：扭转拉伸应力作用下断口呈现明显的“漩涡状”扭转痕迹韧性过载断裂微观特征•韧窝是紧固件韧性断裂的主要微观特征，但并非充要判据•判断紧固件是韧性断裂还是脆性断裂更为关键的在于紧固件断裂前是否发生可察觉的塑性变形紧固件韧性过载原因案例解析案例解析某螺栓在安装过程发生异常断裂失效存在“月牙形”高温氧化色原始断面根据扭矩、轴力、扭矩系数之间的关系抗拉强度扭矩系数K编号断裂扭矩NmMPa1-1 431.9 1222 0.0722-1 510 1240 0.084从图表中数据可以看出，螺纹和垫片未润滑和润滑后吹干扭矩系数和摩擦系数变化较小，而润滑后对扭矩系数和摩擦系数有显著的影响，从1#模拟安装情况可以看出，扭矩未达到530Nm前，就出现屈服现象。

4静载荷失效分析

某些杂质元素沿晶界富集引起的晶界弱化。
第二相质点
44
4.2 材料致脆断裂失效
第二相质点
45
46
47
48
4.3 环境致脆断裂失效
4.3.1 应力腐蚀开裂 4.3.2 氢致脆断失效 4.3.3 高温长时致脆断裂（热脆）失效 4.3.4 蠕变断裂失效
49
4.3 环境致脆断裂失效
4.3.1 应力腐蚀开裂 1、应力腐蚀开裂的定义
2
56
4.3 环境致脆断裂失效
2、应力腐蚀开裂的断口及裂纹特征（2）应力腐蚀裂纹源于表面，并呈不连续状，裂纹具有分叉较多、尾部较尖锐（呈树枝状）的特征。
2
57
4.3 环境致脆断裂失效
2、应力腐蚀开裂的断口及裂纹特征许多情况下，应力腐蚀裂纹也可以是沿晶和穿晶的混合型。第二相质点沿晶界析出易促使裂纹的沿晶扩展。
泥纹状花样
岩石状花样
2
混合断裂
60
4.3 环境致脆断裂失效
3、应力腐蚀开裂失效分析（1）详细了解材料的生产过程与处理工艺，掌握材料的成分、组织状态以及杂质（夹杂物）含量与分布。硫化物
（2）详细了解设备或部件的结构特点，加工、制造、装配
过程。必要时对设备或部件迚行应力分析和测试，以确定材
料所处的应力状态与大小。注意加工、装配等过程中造成的
（4）材料的成分、组织和应力状态的影响。
（5）一般来说，介质的浓度和环境温度越高则较易发生应力腐蚀。
应力腐蚀
52
4.3 环境致脆断裂失效
SCC临界应力和应力强度因子示意图
应力腐蚀
53
4.3 环境致脆断裂失效
常见发生应力腐蚀的材料-介质系统
金属材料

不同拧紧扭矩对扣件抗滑移影响试验分析研究

ｆａｓｔｅｎｅｒａｒｅｓｕｐｅｒｉｏｒｔｏｔｈｅｏｌｄｆａｓｔｅｎｅｒｕｎｄｅｒｌａｒｇｅｌｏａｄ；ｗｈｅｎｔｉｇｈｔｅｎｉｎｇｔｏｒｑｕｅｌｅｓｓｔｈａｎｏｒ
（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＡｎｈｕｉＪｉａｎｚｈｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈｅｆｅｉ２３００２２；２．ＣｈｉｎａＭＣＣ１７ＧｒｏｕｐＣＯ．ＬＴＤ．，
ｗｈｅｎｔｈｅｔｏｒｑｕｅｉｓｂｉｇｇｅｒｂｙｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，ｆｉｎａｌｌｙｐｕｔｆｏｒｗａｒｄｔｈｒｅｅｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓａｓａｐｐｌｉｃａ — ｔｉｏｎｆｏｒｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．
摘要：在施工现场随机选取１Ｏ组新旧直角扣件，在不同拧紧扭矩作用下进行扣件连接节点的抗滑移破坏试
验；通过试验得出新旧扣件在荷载较小时抗滑移影响不大，荷载较大时新扣件明显优于旧扣件；在拧紧扭矩小于
等于３０Ｎ・ｍ时，在极限荷载作用下扣件发生滑移破坏，在拧紧扭矩超过３０Ｎ・ｎｌ时，扣件发生开裂破坏；同时由试验知并不是扭矩越大越好，最后提出三点建议供工程应用参考．关键词：拧紧扭矩；扣件；抗滑移；试验分析中图分类号：ＴＵ７４５．９文献标识码：Ａ文章编号：１６７３ —１６２Ｘ（２０１５）Ｏ３～。０５７一Ｏ４

复合材料层合板准静态压痕损伤实验研究与数值分析

西北工业大学硕士学位论文复合材料层合板准静态压痕损伤实验研究与数值分析姓名：李禹申请学位级别：硕士专业：固体力学指导教师：张博平20060222２．１．２弹性矩阵实验得到的力学性能参数是沿材料的主方向（１，２，３），需要通过二次转轴到整体坐标（Ｘ，Ｙ，Ｚ）如图２．卜３所示。

扛｝＝图２．卜３材料主轴与局部及整体坐标轴材料主方向上应变一应力关系为或表达为、｜Ｅ、－－ＶＩ２｜Ｅｌ—ｖ１３ｆＥ、ＯＯＯ—ｖ２ｌ／易１／Ｅ２－－Ｖ２３｝ＥｌＯＯＯ－Ｖ３ｔ｜Ｅ３一ｖ３ｌ｜Ｅ３—１｛Ｅ；０ＯＯ０００ｌ／Ｇ２３００００００１／Ｇ，１Ｏ０００００１／Ｇ，２＝陋】｛盯｝（２．１４）∽＝【Ｃ怡｝（２．１５）式中陋】为柔度阵，相应弹性矩阵为【ｃ】＝Ｉｓ］。

设纤维方向与局部坐标间的夹角为疗，如图２．卜３所示，向局部坐标系转换矩阵为：历巩以奶伽ｍ两北工业大学硕士学位论文第三章层台板准静态挂痕损伤数值仿真（ｃ）图３．卜３层板损伤的扫描结果（ａ）横向静态压痕损伤Ｃ扫描结果（ｂ）横向静态压痕损伤Ｂ扫描结果（ｃ）层板损伤区域的三位扫描结果．２８－（ａ）（ｂ）图３．２—３层板横向压痕损伤的模拟结果（ｂ）ｃ点载荷Ｆ层板的损伤结果（ｃ）（ａ）Ｂ点载荷下层板的损伤结果（Ｃ）点载荷下层板的损伤结果图３．２－３是将层板所有铺层损伤进行投影后的结果（只取模型中心的部分单元），图中灰色单元代表损伤的单元。

将图３．２－３（Ｃ）同图３．１－３（ａ）损伤的扫描结果进行比较，可以看出模拟结果与实验结果吻合较好。

１００董婆萎ｌｏＢ０６０４００Ｉａｌ，ａｌＩ口ｏ’ｌｌＩ＿口【】ｏａ口口口ｌ。

ＢＩ：：ｌ０２４６日１Ｄ１２１４１６ＳｑｕｓｎｃｅｏｆＬａｙｅｒ图３．２－４各铺层损伤面积的计算结果图３．２－４是各铺层损伤面积的计算结果，从上图中可以看出层板中铺层的损西北工业大学硕士学位论文第四章含压痕损伤层台板剩余强度数值计算图４．卜２压缩夹具示意图表４．１含压痕损伤试件面内压缩强度试件状况完好含压痕损伤试件号ｌ２３４５６７Ｂｍ，”５４．９０５４．９０５４．９０５４．９０５４．９０５４．９０５４．９０１０９．８０１０９．８０１０９．８０Ａｍｍ２１０９．８０１０９．８０１０９．８０１０９．８０只ＫＮ４５．０５４６．３２４３．０２３４．２８３０．８２３２．８０３３．２７４１０．３４２ｌ＿９３９１．８３１２．２２８０．７２９８．７３０３．０盯。

不同载荷形式下复合材料层合板渐进失效行为研究

第43卷第5期2021年5月舰船科学技术SHIP SCIENCE AND TECHNOLOGYVol.43,No.5May,2021不同载荷形式下复合材料层合板渐进失效行为研究袁昱超，赵新豪，王艺伟，薛鸿祥，唐文勇(上海交通大学海洋工程国家重点实验室，上海200240)摘要：近年来复合材料在船舶与海洋工程领域得到快速发展。

船舶在服役周期内受载复杂，主要承载板材除受典型的面内拉压外载外，免不了遭受横向波浪载荷作用。

研究复合材料层合板在不同载荷形式下结构的响应特征与损伤演化特性，有助于先进复合材料的性能评估及优化设计。

本文采用三维实体单元及内聚力单元建立复合材料层合板模型进行计算分析，考察拉压载荷下层合板的极限承载能力与渐进失效过程，研究在横向载荷下层合板结构强度，对比分析其层内及层间损伤模式的差异性。

关键词：复合材料；层合板；不同载荷形式；渐进失效；内聚力单元中图分类号：TV35文献标识码：A文章编号：1672-7649(2021)05-0001-09doi：10.3404/j.issn.l672-7649.2021.05.001Progressive failure behavior of composite laminates under different load forms YUAN Yu-chao,ZHAO Xin-hao,WANG Yi-wei,XUE Hong-xiang,TANG Wen-yong (State Key Laboratory of Ocean Engineering,Shanghai Jiaotong University,Shanghai200240,China)Abstract:Composite materials have been developed rapidly in the naval architecture and ocean engineering over recent years.During the service period,ships experience complicated loads.The primary plates suffer not only in-plane tension and compression but also transverse wave loads.Researches on the structural response and damage evolution characteristics of composite laminate plates under different load forms are helpful for the performance evaluation and optimization design of advanced composite materials.This paper adopts three-dimensional solid elements and cohesive elements to establish a composite laminate plate model.Firstly,the ultimate bearing capacity progressive failure process of the laminate plate with tension and compression loads are analyzed.Then,the structure strength of the laminated plate with transverse loads is investigated,and the differences of the inter-and interior-layer damage modes under different load forms are discussed in detail.Key words:composite material；laminate plate；different load forms；progressive failure；cohesive elemento引言复合材料在结构工程中的应用日益广泛，复合材料的损伤与失效问题也受到人们的关注。

焊接接头的累积疲劳行为及损伤评估

焊接接头的累积疲劳行为及损伤评估焊接接头是工程结构中常见的连接方式之一，它的质量直接关系到结构的安全性和可靠性。

然而，焊接接头在使用过程中会受到各种外力的作用，从而引发累积疲劳行为和损伤。

本文将探讨焊接接头的累积疲劳行为及其评估方法。

一、焊接接头的累积疲劳行为焊接接头在使用过程中会受到循环载荷的作用，这些载荷可能是静态的或动态的。

由于焊接接头存在缺陷、应力集中等因素，这些载荷会导致焊接接头发生累积疲劳行为。

累积疲劳行为主要表现为接头的疲劳寿命逐渐减小，最终导致疲劳断裂。

焊接接头的累积疲劳行为受到多种因素的影响，包括焊接质量、载荷类型、工作环境等。

焊接质量是影响接头疲劳寿命的关键因素之一。

焊接缺陷如焊缝裂纹、气孔等会导致应力集中，从而降低接头的疲劳寿命。

此外，载荷类型也对接头的累积疲劳行为有重要影响。

动态载荷会引起接头的应力集中和振动，从而加速接头的疲劳破坏。

二、焊接接头的损伤评估方法为了评估焊接接头的损伤情况，工程师们开发了一系列的评估方法。

其中最常用的方法是疲劳寿命预测和损伤评估。

疲劳寿命预测是通过建立数学模型来估计焊接接头的寿命。

这些模型基于材料的疲劳性能和接头的几何形状、载荷条件等因素。

通过对这些因素进行综合考虑，可以预测出接头在给定载荷下的疲劳寿命。

然而，由于焊接接头的复杂性，疲劳寿命预测存在一定的不确定性。

损伤评估是通过检测焊接接头的损伤程度来评估其可靠性。

常用的损伤评估方法包括无损检测和有损检测。

无损检测是通过使用超声波、磁粉探伤等技术来检测焊接接头的内部缺陷。

这些技术可以非破坏性地检测接头的裂纹、气孔等缺陷，为接头的损伤评估提供依据。

有损检测则是通过对焊接接头进行剖析、显微组织分析等手段来评估其损伤情况。

除了疲劳寿命预测和损伤评估，还有一些其他方法可以用于焊接接头的累积疲劳行为和损伤评估。

例如，有限元分析可以通过建立接头的数值模型来模拟接头的受力情况，从而预测接头的疲劳行为。

此外，实验测试也是评估接头损伤的重要手段，通过加载实验和疲劳试验可以获得接头的疲劳性能和损伤特征。

焊接接头静载强度

焊接接头静载强度焊接接头静载强度是指在静态负载作用下，焊接接头所能承受的最大力量或应力值。

它是评估焊接接头连接质量和可靠性的重要指标。

正确评估焊接接头的静载强度对于工程设计、结构安全和质量控制具有重要意义。

焊接接头静载强度的相关参考内容主要包括以下几个方面：1. 国家标准和规范：国家标准和规范对于焊接接头的静载强度提供了详细的要求和测试方法。

例如，中国标准《钢结构焊接接头验收规范》（GB 50661-2011）和《钢结构焊接规范》（GB 50017-2017）等。

2. 实验研究：焊接接头的静载强度可以通过实验研究来获取。

相关文献中可以找到不同焊接接头类型和材料的静载强度测试结果。

例如，通过拉伸试验、剪切试验或弯曲试验等，评估焊接接头的强度性能。

3. 材料力学性能：焊接接头的静载强度与焊接材料的力学性能密切相关。

焊接接头通常由金属材料组成，如钢材、铝合金等。

参考焊接材料的材料力学性能指标，如屈服强度、断裂强度、弹性模量等，可以帮助评估焊接接头的静载强度。

4. 焊接接头几何形状：焊接接头的几何形状对其静载强度有影响。

焊缝的长度、角度、厚度等参数会影响焊接接头的强度和刚度。

研究焊接接头几何形状与静载强度的关系，可以为焊接接头设计和优化提供参考。

5. 焊接接头质量评估方法：评估焊接接头质量的方法和标准也能提供一定的参考。

例如，焊接接头的检测和评估技术，如非破坏性检测（如超声波检测、射线检测等）和破坏性检测（如断口分析）等方法，可用于评估焊接接头的质量和缺陷。

总之，焊接接头静载强度评估需要综合考虑材料性能、几何形状、质量评估等多个因素。

通过参考相关标准和规范、实验研究成果、材料力学性能数据等，可以客观地评估焊接接头的静载强度，从而为工程设计和结构安全提供参考依据。

复合材料层合板损伤失效模拟分析

复合材料层合板损伤失效模拟分析随着科技的不断发展，复合材料在现代社会中的应用越来越广泛。

其中，层合板作为一种具有优异性能的材料，被广泛应用于航空、航天、汽车等领域。

然而，层合板在服役过程中也存在着损伤失效的问题，对于其损伤失效的模拟分析方法进行研究具有重要意义。

关键词：复合材料、层合板、损伤失效、模拟分析复合材料层合板具有高强度、高刚度、耐腐蚀等优点，因此在各个领域得到了广泛的应用。

然而，其在服役过程中会受到各种载荷的作用，如应力、温度、化学环境等，容易导致损伤失效的问题。

在有些情况下，损伤失效可能引发重大安全事故，因此对复合材料层合板损伤失效的模拟分析方法进行研究，对于提高其服役性能和安全性具有重要意义。

内在因素：主要包括材料的制备工艺、微观结构和组成成分等。

这些因素会影响材料的力学性能和耐久性，如强度、刚度、韧性和耐腐蚀性等。

外部因素：主要包括服役过程中的各种载荷作用、环境条件和服役时间等。

这些因素会影响材料的应力状态和环境适应性，如拉伸、压缩、弯曲和耐高温性能等。

基于力学模型的模拟方法：根据材料的力学性能和外部载荷的作用，建立力学模型，如有限元模型、应力-应变模型等，对材料的损伤失效进行模拟和分析。

基于物理模型的模拟方法：根据材料的微观结构和组成成分，建立物理模型，如分子动力学模型、晶格动力学模型等，对材料的损伤失效进行模拟和分析。

基于经验模型的模拟方法：根据大量的实验数据和经验公式，建立经验模型，如响应面模型、神经网络模型等，对材料的损伤失效进行模拟和分析。

本文介绍了复合材料层合板损伤失效模拟分析的相关内容。

复合材料层合板在服役过程中会受到各种载荷的作用和环境条件的影响，容易导致损伤失效的问题。

为了有效预测和控制其损伤失效，需要建立合适的模拟分析方法。

目前，基于力学模型、物理模型和经验模型的模拟方法已被广泛应用于复合材料层合板的损伤失效模拟和分析中。

这些方法可用来研究材料的内在因素和外部因素对损伤失效的影响，从而为提高材料的服役性能和安全性提供指导。

胶铆复合接头力学性能及失效机理研究

大连理工大学硕士学位论文摘要伴随着汽车轻量化的大力发展，铝合金的使用量不断增加，胶铆复合连接作为一种新型连接方式应运而生。

胶铆复合连接集合了胶接和铆接连接方式的优点，有着优异的连接性能和承载力。

本文通过实验方法，对胶铆混合接头的力学性能进行了研究，主要研究内容如下：（1）介绍了胶接-拉铆单/双搭接接头从选择接头材料到接头制作完成的全流程和准静态拉伸实验的详细测定步骤和扫描电子显微镜的观测方法，通过对比六组单/双搭接的胶接、铆接和胶铆连接接头的载荷-位移曲线和力学性能参数（峰值载荷、强度和吸能），得出胶铆连接接头能在一定程度上增大胶层和铆钉失效试验力，增大了失效位移，有效延长接头的承载时间，较大地增加了承载的能量吸收。

胶铆复合连接接头在胶粘剂失效后，铆接能继续发挥连接作用，防止接头因胶层失效而彻底破坏，有效地延长了接头的服役时间，增强了承载能力，提高了接头连接的安全性和可靠性。

（2）以双铆钉胶接-拉铆单/双搭接接头为研究对象，研究铆钉不同排列方式、胶层厚度和搭接方式对接头力学性能的影响规律。

通过准静态拉伸破坏试验，测得其力学性能参数。

单搭接双铆钉横/纵排列的接头失效模式均为胶层先发生内聚失效，铆钉之后发生拉拔失效，但是横排列的接头胶层失效载荷和失效强度均高于纵排列的接头。

第二峰值载荷即铆钉失效载荷不受排列方式影响。

双搭接双铆钉横/纵排列的接头失效模式为试件中间的铝合金板发生不规则断开。

横排列接头失效载荷高于纵排列接头。

胶层厚度对铆钉和铝合金板的失效载荷、失效强度以及失效模式均无影响。

（3）以胶接-拉铆单/双搭接接头为研究对象，通过在胶层区域设置不同形式的人工缺陷，模拟胶层制备过程中产生的胶层内部缺陷，研究其对胶铆接头搭接剪切力学性能的影响规律。

以6061-T6铝合金为基底制备胶接-拉铆接头试件，考虑单、双搭接试件形式，胶层内部预先放置不同厚度、面积、形状、位置的聚四氟乙烯缺陷片，对固化后的接头进行准静态拉伸破坏试验，并采用宏观观测和扫描电镜分析胶层失效表面宏观和微观样貌，从而对胶层内部缺陷对其失效模式影响机理进行评价。

复合材料层合板失效分析

复合材料层合板失效分析概述复合材料层合板是一种由两个或多个不同材料的层片通过互相粘结形成的结构材料。

由于其具有良好的强度、刚度和耐腐蚀性能，广泛应用于航空航天、汽车、建筑等领域。

然而，在使用过程中，复合材料层合板可能会发生失效，降低其使用寿命和安全性。

因此，对复合材料层合板的失效进行分析非常重要。

本文将对复合材料层合板的失效进行分析，包括常见的失效模式、失效的原因以及预防措施。

常见的失效模式层间剥离层间剥离是复合材料层合板常见的失效模式之一。

当外部载荷作用在复合材料层合板上时，由于层间粘结强度不足，各层片之间会产生剪切应力，从而导致层间剥离失效。

纤维断裂纤维断裂是指复合材料层合板中纤维失效的情况。

由于复合材料的力学性能主要依赖于纤维的强度和刚度，当外部载荷达到纤维的极限强度时，纤维会发生断裂失效。

矩阵破坏复合材料层合板中的矩阵是纤维的粘结剂，当外部载荷作用在复合材料上时，矩阵可能会发生破坏。

矩阵破坏会导致脆性断裂，并可能引起层间剥离和纤维断裂。

疲劳失效疲劳失效是指复合材料层合板在长期受到交替或重复的载荷作用下，发生裂纹扩展和失效的情况。

疲劳失效通常由于载荷引起的局部变形和材料的应力集中导致。

失效的原因复合材料层合板失效的原因主要包括以下几个方面：设计不合理复合材料层合板的设计不合理是导致失效的重要原因之一。

设计应考虑到载荷的大小、方向和作用方式，合理设计层合板的厚度、层序和层间粘结结构，以确保其承载能力和韧性。

制造质量不合格制造过程中的质量问题也可能导致复合材料层合板失效。

例如，层片之间的粘结强度不足、纤维布局不合理、矩阵中含有缺陷等，都可能导致失效。

外部环境外部环境的异常变化也会导致复合材料层合板的失效。

例如，温度变化、湿度变化、化学腐蚀等都会对复合材料层合板的性能产生影响，进而导致失效。

预防措施为了预防复合材料层合板的失效，可以采取以下预防措施：合理设计合理的设计是预防失效的关键。

应根据复合材料层合板的使用条件和载荷要求，设计出合适的层厚比、层片间的粘结结构，避免出现层间剥离、纤维断裂等失效模式。

一起合金双头螺栓过扭矩断裂事件

一起合金双头螺栓过扭矩断裂事件合金双头螺栓是一种用于连接机械零件的螺栓，由于其强度和耐腐蚀性等良好性能，被广泛应用于各种工程领域。

然而，在实际应用中，有时会出现过扭矩断裂事件，给工作安全和设备可靠性带来威胁。

在某次机械设备维修中，维修工人使用了一批新购入的合金双头螺栓进行拆卸和装配。

在安装过程中，工人按照标准要求使用扭矩扳手进行拧紧，但是在紧固过程中，有几颗螺栓出现了过高的扭矩，并在拧紧到规定扭矩值后，出现明显的变形和裂纹。

经过检查，这些断裂螺栓的材质均为高强度钢合金，在金相组织和化学成分上符合规定标准。

根据断口形貌和断面分析结果，断裂位置发生在螺栓盖板与内螺纹交汇处，且呈脆性断裂，表明是由于过高的应力导致断裂。

经过进一步调查，发现该批合金双头螺栓存在制造缺陷，主要是螺栓内部孔的筋角过小，导致内螺纹连接处应力分布不均匀。

在标准扭矩范围内，仍有螺栓发生断裂的危险。

为了解决这个问题，设备制造商更换了同样规格但是改进制造工艺的新款合金双头螺栓。

并且提醒使用者，在进行螺栓紧固时必须按照规定的扭矩范围进行，避免超负荷使用和过度拧紧，从而避免螺栓过剩的应力和变形，减少潜在的风险。

此外，也建议厂家在制造时要更加严格地控制质量，检查每个螺栓材质的成分和金相组织，及时消除制造缺陷，避免出现扭矩断裂和其他安全事故的发生。

同时，对于已经使用的螺栓，也要定期进行检查和维护，及时更换老化或疲劳的螺栓，确保设备的安全和稳定运行。

总之，对于螺栓这种小型但至关重要的零部件，我们不能掉以轻心。

只有在严格遵守标准操作流程、定期检查和维护、以及不断优化制造工艺的前提下，我们才能保证设备安全、生产高效。

层合板螺栓连接的渐进失效分析

文章编号：１００６ —３２６９（２０１３）０４ —００５６ —０５
层合板螺栓连接的渐进失效分析
冯加印，郭连水，赵昕，朱荣全。，党耀石。
（１．北京航空航天大学机械工程及自动化学院，北京１００１９１；２．中国人民解放军驻国营六九九厂军事代表室；３．北京遥感设备研究所，北京１０００３９）
析各铺层的失效过程和失效形式特点，得到层合板的初始失效栽荷和最终失效栽荷，为复合材料舍孔板强化结构的研究
复合材料损伤的重要性引起了众多国内外学者的兴趣．Ｏｃｈｏａ与Ｅｎｇｂｌｏｍｌ＿】］对复合材料进行了渐
进失效分析，Ｈａｓｈｉｎ＿２失效准则用于判断层合板的
提供一定参考．关键词ｉ螺栓连接；复合材料；损伤；有限元
文献标识码：Ａ
中图分类号：ＴＢ３３０．１
失效形式，Ｌｅｅ［３］提出的损伤模型用于进行材料刚度退化，模拟失效形式．Ｈｗａｎｇ和Ｓｕｎ＿４］运用交互的３Ｄ模型进行了渐进失效分析，采用改进的Ｔｓａｉ
２．１分析流程
典型的渐进失效计算方法如图１所示．在每