[发明专利]拉伸载荷作用下复合材料干涉连接应力分析方法

摘要

本发明提出一种拉伸载荷作用下复合材料干涉连接应力分析方法，该方法基于Lekhnitskii复势函数理论，在建立接头孔边变形与应力函数关系的基础上，通过孔边变形的求解和应力函数运算，得到孔边各处的应力分量。该方法可以在已知材料属性、外载荷大小和干涉量的条件下求解接头孔边的应力状态，使用方便、计算准确，可以为结构强度的分析和工艺参数的分析提供有利的理论支持；弥补现有方法在计算时间和使用方便性上的缺陷，为结构的强度分析和损伤预测提供依据，为复合材料结构干涉配合连接的设计提供参考。

主权项

1.一种拉伸载荷作用下复合材料干涉连接应力分析方法，其特征在于：复合材料板上某一点在笛卡尔坐标系下的应力分量σx,σy,τxy通过下面公式表示，所述笛卡尔坐标系为在复合材料板平面上，建立的以干涉连接孔中心为原点，以拉伸载荷方向为x轴正方向的笛卡尔坐标系；复合材料板上该点在笛卡尔坐标系下的坐标为(x,y)；其中Re表示取实部，μ1、μ2为与复合材料属性相关的复参数，Φ′1(z1)为应力函数Φ1(z1)的导数，Φ′2(z2)为应力函数Φ2(z2)的导数；μ1、μ2通过公式得到，其中i为虚数单位，k和n为与复合材料参数相关的系数，k＝(E1/E2)1/2，n＝[2(k‑v12)+E1/G12]1/2，E1、E2为复合材料弹性模量，G12为复合材料剪切模量；应力函数Φ1(z1)和Φ2(z2)为：应力函数Φ1(z1)和Φ2(z2)的导数为：其中A和B是与拉伸载荷以及复合材料参数相关的系数，P为拉伸载荷，和对应为μ₁和μ₂的共轭，Δ＝R‑r表示干涉量，R为连接螺栓半径，r为复合材料板干涉连接孔初始直径，D＝(μ₁‑μ₂)g/E₁，g为与复合材料参数相关的系数，g＝(1‑v₁₂v₂₁)/E₂+k/G₁₂，v₁₂、v₂₁为复合材料的泊松系数；系数U1，U2，V1，V2通过以下公式得到：其中u0为与拉伸载荷大小相关的位移量，c为与复合材料参数相关的系数，c＝‑(10(k‑v12+nk+2n)‑11n(1‑k))/(10(k‑v12+nk+2n)‑n(1‑k))ζj为与坐标有关的参数，j＝1,2：z_j＝x+μ_jyp1,p2,q1,q2为与材料参数有关的系数，其中a11、a12、a22为复合材料板的柔度系数。