Experimental Investigation on the Tensile Strength of Composite Laminates Containing Open and Filled Holes

Abstract

An experimental study is performed to evaluate the effects of clamping pressure, friction, and washer size on the static performance of composite laminates with open and bolt-filled holes. The static tensile strength and failure behavior of composite laminates with an open hole and a bolt-filled hole are analyzed and compared. Experimental results show that the static tensile strength of composite laminates is sensitive to pre-existing damage of both open- or filled-hole laminates. In contrast, a comparison between the experimental results of open- and filled-hole specimens proved that whether the hole is open or filled has a feeble influence on the tensile-tensile fatigue strength of studied composite laminates. In comparison, however, it is found that the inserted washer size, bolt clamping force, and friction force strongly affect the tensile strength of open- and filled-hole composite laminates. Moreover, application of thicker washers and hi-lock bolt will significantly increase the static strength and fatigue life of composite laminates with a bolt-filled hole.

Экспериментально оценено влияние силы зажима, трения и размера шайбы на статические характеристики слоистых композитов со сквозными и болтовыми отверстиями. Проведено сравнение статического предела прочности при растяжении и характера разрушения слоистых композитов со сквозным и болтовым отверстиями. Результаты экспериментальных исследований показали, что на статический предел прочности при растяжении слоистых композитов влияет изначальное повреждение независимо от наличия сквозного или болтового отверстия. Сравнительный анализ результатов исследований образцов со сквозным и болтовым отверстиями подтвердил тот факт, что вид отверстия (сквозное или болтовое) незначительно влияет на усталостную прочность при растяжении исследуемых слоистых композитов. Установлено, что такие факторы, как размер шайбы, сила зажима болта и сила трения, существенно влияют на предел прочности при растяжении слоистых композитов со сквозным или болтовым отверстием. Использование утолщенных шайб между слоистым материалом и болтом-заклепкой значительно увеличивает статическую прочность и долговечность слоистых композитов с болтовыми отверстиями.

Експериментально досліджено вплив сили затиску, тертя і розміру шайби на статичні характеристики шаруватих композитів із наскрізними і болтовими отворами. Проведено порівняння статичної границі міцності при розтязі і характера руйнування шаруватих композитів із наскрізними і болтовими отворами. Результати експериментальних досліджень показали, що на статичну границю міцності при розтязі шаруватих композитів впливає початкове пошкодження незалежно від наявності наскрізного чи болтового отвору. Порівняльний аналіз результатів досліджень зразків із наскрізними і болтовими отворами підтвердив той факт, що вид отвору (наскрізне чи болтове) незначно впливає на міцність від утомленості при розтязі досліджуваних шаруватих композитів. Установлено, що такі чинники, як розмір шайби, сила затиску болта і сила тертя, суттєво впливають на границю міцності при розтязі шаруватих композитів із наскрізним чи болтовим отвором. Використання стовщених шайб між шаруватим матеріалом і болтом-заклепкою значно збільшує статичну міцність і довговічність шаруватих композитів із болтовими отворами