三点弯曲下CFRP埋头螺栓连接件疲劳损伤的试验与数值分析

摘要整理

本研究通过试验与数值模拟相结合的方法，系统研究了含单个埋头紧固件的复合材料连接件在三点弯曲载荷下的疲劳损伤行为。首先，自主开发了疲劳试验系统，对CFRP埋头螺栓连接件进行了位移幅值循环次数为10³～10⁶次的疲劳特性测试，深入研究了损伤与裂纹的形成与扩展规律。试验发现了两种典型的损伤过程，均涉及纤维与基体间的界面损伤。基于试验结果，采用Hashin失效准则对该连接件进行了有限元疲劳损伤分析。数值模拟结果显示，预测的疲劳损伤位置与疲劳寿命与试验现象相一致。在10 Hz循环加载、1 mm位移幅值和10 Nm螺栓预紧力的工况下，准确预测了试样的最终疲劳寿命。本研究为单螺栓连接复合材料结构的工程疲劳问题提供了指导，为相应技术规范的制定提供了参考。

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