本文關鍵詞：復合材料螺栓連接接頭失效行為研究

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【摘要】：隨著復合材料在航空結構件中的大量應用,復合材料的連接成為必不可少的重要環節,復合材料沉頭螺栓連接的連接件表面光滑、能夠平穩地傳遞較大載荷,逐漸成為航空結構連接件的首選連接方式。復合材料沉頭螺栓連接的失效主要發生在接頭連接處,因此研究復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兩種軟件相結合的方法,研究了復合材料沉頭螺栓連接失效過程中失效準則和退化準則的定義,采用試驗和有限元分析相結合的方法,在宏觀方面采用復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,表征了復合材料沉頭螺栓連接有限元算法的準確性。同時采用合適的有限元算法,對復合材料沉頭螺栓連接進行了參數化分析。研究結果表明,本文提出的失效準則和退化準則定義可以用在復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,更進一步驗證了算法的準確性。分別研究沉頭(h/t)、螺栓直徑(d)、螺栓預緊力和基礎面之間的摩擦因子(μ)對復合材料沉頭螺栓連接強度的影響,結果表明,隨著沉頭螺栓沉頭比的增大,復合材料沉頭螺栓連接強度先增大后減小,當沉頭比為0.55時,復合材料沉頭螺栓連接強度最大;隨著螺栓直徑(d)的增大,復合材料沉頭螺栓連接強度逐漸降低,當螺栓直徑的值為4mm時,復合材料沉頭螺栓連接強度最大;隨著復合材料沉頭螺栓連接預緊力的增大,在沒有發生層合板厚度方向上的失效時,復合材料沉頭螺栓連接強度逐漸增大;隨著接觸面之間摩擦因子(μ)的增大,復合材料層合板孔周圍沒有發生沿拉伸方向上的失效時,復合材料沉頭螺栓的連接強度,隨著μ的增大也逐漸增大。
【關鍵詞】：沉頭螺栓連接 失效理論 有限元分析 驗證 參數化分析
【學位授予單位】：中北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：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 復合材料螺栓連接的研究現狀及意義10-17
• 1.2.1 復合材料螺栓連接的研究現狀10-15
• 1.2.2 復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 復合材料螺栓連接的層合板鋪層結構設計17-18
• 1.3.2 復合材料螺栓連接的研究方法18
• 1.4 本文研究的主要內容18-20
• 第二章 復合材料螺栓連接接頭失效理論研究20-33
• 2.1 引言20
• 2.2 復合材料螺栓連接的失效形式20-22
• 2.3 復合材料螺栓接頭失效理論分析22-32
• 2.3.1 復合材料層合板理論22-24
• 2.3.2 失效理論24-25
• 2.3.3 求解過程25-26
• 2.3.4 失效準則26-31
• 2.3.5 退化準則31-32
• 2.4 本章小結32-33
• 第三章 拉伸作用下單個沉頭螺栓連接的強度分析33-71
• 3.1 引言33
• 3.2 ANSYS有限元分析與定義33-39
• 3.2.1 材料性能參數的確定33-37
• 3.2.2 材料失效準則37-38
• 3.2.3 材料退化準則38-39
• 3.3 復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 鋪層設計40-41
• 3.3.3 網格劃分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 本節小結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 本節小結46-51
• 3.5 復合材料沉頭螺栓連接失效的參數化分析51-71
• 3.5.1 沉頭比（h/t）對復合材料沉頭螺栓連接失效的影響52-57
• 3.5.2 寬徑比（w/d）對復合材料沉頭螺栓連接失效的影響57-63
• 3.5.3 預緊力對復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對復合材料沉頭螺栓連接失效的影響67-70
• 3.5.5 本節小結70-71
• 第四章 結論與展望71-73
• 4.1 結論71-72
• 4.2 展望72-73
• 參考文獻73-80
• 攻讀碩士學位期間發表的論文80-81
• 致謝81-82

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前8條

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本文編號：1133218