發(fā)布時間：2017-11-02 21:17

  本文關(guān)鍵詞：復(fù)合材料螺栓連接接頭失效行為研究

  更多相關(guān)文章： 沉頭螺栓連接 失效理論 有限元分析 驗證 參數(shù)化分析

【摘要】：隨著復(fù)合材料在航空結(jié)構(gòu)件中的大量應(yīng)用,復(fù)合材料的連接成為必不可少的重要環(huán)節(jié),復(fù)合材料沉頭螺栓連接的連接件表面光滑、能夠平穩(wěn)地傳遞較大載荷,逐漸成為航空結(jié)構(gòu)連接件的首選連接方式。復(fù)合材料沉頭螺栓連接的失效主要發(fā)生在接頭連接處,因此研究復(fù)合材料沉頭螺栓連接接頭失效具有重要的意義。本文基于ANSYS和Laminate Tools兩種軟件相結(jié)合的方法,研究了復(fù)合材料沉頭螺栓連接失效過程中失效準(zhǔn)則和退化準(zhǔn)則的定義,采用試驗和有限元分析相結(jié)合的方法,在宏觀方面采用復(fù)合材料沉頭螺栓連接失效形式和位移載荷曲線以及微觀方面采用孔周圍斷面掃描電鏡照片和有限元分析的層間失效形式相比較兩種方法,表征了復(fù)合材料沉頭螺栓連接有限元算法的準(zhǔn)確性。同時采用合適的有限元算法,對復(fù)合材料沉頭螺栓連接進(jìn)行了參數(shù)化分析。研究結(jié)果表明,本文提出的失效準(zhǔn)則和退化準(zhǔn)則定義可以用在復(fù)合材料沉頭螺栓連接的有限元分析中。在宏觀方面,表明了有限元和試驗的失效形式相同,并且兩種失效形式的位移載荷曲線形狀相似、最大承載載荷的誤差小于20%,在微觀方面,表明了孔周圍斷面掃描電鏡照片和有限元分析的層間失效形式相同,更進(jìn)一步驗證了算法的準(zhǔn)確性。分別研究沉頭(h/t)、螺栓直徑(d)、螺栓預(yù)緊力和基礎(chǔ)面之間的摩擦因子(μ)對復(fù)合材料沉頭螺栓連接強(qiáng)度的影響,結(jié)果表明,隨著沉頭螺栓沉頭比的增大,復(fù)合材料沉頭螺栓連接強(qiáng)度先增大后減小,當(dāng)沉頭比為0.55時,復(fù)合材料沉頭螺栓連接強(qiáng)度最大;隨著螺栓直徑(d)的增大,復(fù)合材料沉頭螺栓連接強(qiáng)度逐漸降低,當(dāng)螺栓直徑的值為4mm時,復(fù)合材料沉頭螺栓連接強(qiáng)度最大;隨著復(fù)合材料沉頭螺栓連接預(yù)緊力的增大,在沒有發(fā)生層合板厚度方向上的失效時,復(fù)合材料沉頭螺栓連接強(qiáng)度逐漸增大;隨著接觸面之間摩擦因子(μ)的增大,復(fù)合材料層合板孔周圍沒有發(fā)生沿拉伸方向上的失效時,復(fù)合材料沉頭螺栓的連接強(qiáng)度,隨著μ的增大也逐漸增大。
【關(guān)鍵詞】：沉頭螺栓連接 失效理論 有限元分析 驗證 參數(shù)化分析
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB33
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-20
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 復(fù)合材料螺栓連接的研究現(xiàn)狀及意義10-17
• 1.2.1 復(fù)合材料螺栓連接的研究現(xiàn)狀10-15
• 1.2.2 復(fù)合材料螺栓連接的研究意義15-17
• 1.3 本文主要研究方法17-18
• 1.3.1 復(fù)合材料螺栓連接的層合板鋪層結(jié)構(gòu)設(shè)計17-18
• 1.3.2 復(fù)合材料螺栓連接的研究方法18
• 1.4 本文研究的主要內(nèi)容18-20
• 第二章 復(fù)合材料螺栓連接接頭失效理論研究20-33
• 2.1 引言20
• 2.2 復(fù)合材料螺栓連接的失效形式20-22
• 2.3 復(fù)合材料螺栓接頭失效理論分析22-32
• 2.3.1 復(fù)合材料層合板理論22-24
• 2.3.2 失效理論24-25
• 2.3.3 求解過程25-26
• 2.3.4 失效準(zhǔn)則26-31
• 2.3.5 退化準(zhǔn)則31-32
• 2.4 本章小結(jié)32-33
• 第三章 拉伸作用下單個沉頭螺栓連接的強(qiáng)度分析33-71
• 3.1 引言33
• 3.2 ANSYS有限元分析與定義33-39
• 3.2.1 材料性能參數(shù)的確定33-37
• 3.2.2 材料失效準(zhǔn)則37-38
• 3.2.3 材料退化準(zhǔn)則38-39
• 3.3 復(fù)合材料沉頭螺栓連接有限元分析39-44
• 3.3.1 建立幾何模型39-40
• 3.3.2 鋪層設(shè)計40-41
• 3.3.3 網(wǎng)格劃分41
• 3.3.4 材料定義41-42
• 3.3.5 接觸定義42-43
• 3.3.6 邊界約束43-44
• 3.3.7 本節(jié)小結(jié)44
• 3.4 試驗驗證44-51
• 3.4.1 試驗儀器與試驗原材料45-46
• 3.4.2 試驗測試方法46
• 3.4.3 本節(jié)小結(jié)46-51
• 3.5 復(fù)合材料沉頭螺栓連接失效的參數(shù)化分析51-71
• 3.5.1 沉頭比（h/t）對復(fù)合材料沉頭螺栓連接失效的影響52-57
• 3.5.2 寬徑比（w/d）對復(fù)合材料沉頭螺栓連接失效的影響57-63
• 3.5.3 預(yù)緊力對復(fù)合材料沉頭螺栓連接失效的影響63-67
• 3.5.4 接觸面摩擦因子μ對復(fù)合材料沉頭螺栓連接失效的影響67-70
• 3.5.5 本節(jié)小結(jié)70-71
• 第四章 結(jié)論與展望71-73
• 4.1 結(jié)論71-72
• 4.2 展望72-73
• 參考文獻(xiàn)73-80
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文80-81
• 致謝81-82

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1133218