螺栓拧紧力矩对复合材料多钉连接结构疲劳寿命的影响

作     者：董佳晨 杨智勇 郑锡涛 宋明宇 闫雷雷 DONG Jiachen;YANG Zhiyong;ZHENG Xitao;SONG Mingyu;YAN Leilei

作者机构：西北工业大学航空学院陕西西安710072 西北工业大学飞行器复合材料结构研究所陕西西安710072 中国运载火箭技术研究院航天材料及工艺研究所北京100076 

出 版 物：《西北工业大学学报》 (Journal of Northwestern Polytechnical University)

年 卷 期：2023年第41卷第3期

页      面：455-463页

核心收录：

学科分类：0810[工学-信息与通信工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国防基础科学研究计划(JCKY2019283-WSZC006)资助 

主　　题：复合材料 多钉连接结构 疲劳损伤模拟 疲劳寿命预测 拧紧力矩 

摘      要：螺栓拧紧力矩对多钉连接结构疲劳寿命的影响不可忽视,但考虑螺栓拧紧力矩的复合材料多钉连接结构疲劳寿命预测方法却很少,提出一种复合材料多钉连接结构疲劳寿命预测方法,综合考虑螺栓与层合板的各种损伤情况,可以准确预测复合材料多钉连接结构的疲劳寿命以及损伤演化情况。采用T300/BMP-316复合材料层合板与TC4钛合金螺栓组成的复合材料多钉连接结构对所提方法进行了验证,疲劳寿命预测结果与试验值对数误差为4.36%,且破坏模式与试验结果吻合。通过对螺栓拧紧力矩的影响规律进行探究,发现随着螺栓拧紧力矩的增加,疲劳寿命先增加后减小,存在最佳拧紧力矩。从损伤演化云图中发现当拧紧力矩小于最佳拧紧力矩时,损伤扩展不能得到有效抑制,会导致疲劳寿命降低;反之当拧紧力矩大于最佳拧紧力矩时,试验件会形成初始损伤,导致疲劳寿命降低。在工程应用中,选择结构的最佳拧紧力矩进行装配,可以有效提高结构疲劳寿命。