A comparative study of ultimate load and stiffness of metal-to-composite joints

Abstract

V současnosti jedna z metod spojování zejména tlustých a vysoce zatížených kompozitních komponent je šroubový spoj, který je možné rozebrat pro případ opravy na rozdíl od lepeného spoje. Kompozitní konstrukce se tradičně dimenzují tak, aby během provozu nedošlo k porušení první vrstvy laminátu, nicméně důležité je taky poznat chování laminátu po porušení první vrstvy. Pro strukturální analýzu nejenom spojů, ale také dalších komponent se používá metoda konečných prvků a protože moderní nelineání řešiče jsou schopné modelovat chování laminátu po porušení první vrstvy, tato schopnost jednoho z nich byla využita v této práci při zkoumaní chování sklolaminátu spojeného s hliníkovou částí šrouby. Konečno-prvkové modely dvou spojů kovové a kompozitní části konstrukce schopné popsat progresivní porušování laminátu byly postaveny s využitím tří různých poruchových kritérií – kritéria maximálního napětí, kritéria Hill a kritéria Tsai-Wu. Problém byl řešen s využitím řešiče Nastran. Křivky síla-posuv, tuhost-posuv a hodnoty zatížení při hraničním posuvu byly porov-nány s výsledky experimentů. Jelikož faktor zbytkové tuhosti ovlivňuje výsledky ana-lýzy progresivního porušování, byly provedeny citlivostní studie zkoumajíci vliv faktoru na přesnost a stabilitu výpočtu. Shoda výpočtu s experimentem v případe prvního šroubového spoje je méně uspokojivá, nicméně shoda v případě druhého spoje, který má zesilující tenkou ocelovou destičku na spodní straně, je podstatně lepší. Vý-borná shoda je zejména při použití interaktivních kritérií Hill a Tsai-Wu