【摘要】：在航空航天領域,低成本、高效率、高可靠性始終是結構設計者們的研究主題。復合材料點陣夾芯結構不僅擁有比剛度高、比強度高的力學優(yōu)勢,其內部開放、連通的空間還具有多功能一體化設計潛力,成為新的研究熱點。在實際工程中,輕質夾芯結構并不是一個獨立的個體,需要進行板間的拼接或與其他部件相互連接,因此有效的連接設計和強度研究是一個不可忽略的問題。本課題以碳纖維復合材料點陣夾芯板作為基本結構,開展連接設計和性能研究,為點陣夾芯結構的實際工程應用提供理論與技術支持,本文的主要工作包括以下內容:針對輕質點陣夾芯板的外掛連接的工況設計了柱形鑲嵌件,并通過預埋粘接的方式制備出多組試件。對鑲嵌件的多種受力狀態(tài)進行了初步理論分析和失效預測,對鑲嵌件受垂直板面法向拉伸載荷和平行板面剪切載荷作用兩種典型工況進行試驗研究,確定其失效模式和極限承載能力。通過有限元數(shù)值模擬對法向拉伸試驗進行了仿真計算,計算結果與試驗結果吻合較好。針對輕質點陣夾芯板的板間連接的工況,采用封灌機械加工碗形件和盲孔螺母的方式設計制備出可拆卸的L型連接。開展的承載性能測試包括彎曲載荷和剪切載荷兩種方式,分別得到其失效模式和極限承載能力。對L型連接受剪切載荷作用的情況進行了有限元模擬分析,用數(shù)值計算結果解釋了試驗現(xiàn)象,研究成果對工程應用具有一定的指導意義。
[Abstract]:In the field of aerospace, low cost, high efficiency and high reliability have always been the research topics of structural designers. The composite lattice sandwich structure not only has the mechanical advantages of high specific stiffness and high specific strength, but also has the potential of multi-functional integrated design with open interior and connected space, so it has become a new research hotspot. In practical engineering, the lightweight sandwich structure is not an independent individual, it needs to be spliced between plates or connected with other components, so effective connection design and strength research is a problem that can not be ignored. In this paper, carbon fiber composite lattice sandwich board is taken as the basic structure, the connection design and performance research are carried out, which provides theoretical and technical support for the practical engineering application of lattice sandwich structure. The main work of this paper is as follows: according to the condition of external connection of light lattice sandwich panel, a cylindrical inlay is designed, and several groups of specimens are prepared by preset bonding. This paper makes a preliminary theoretical analysis and failure prediction of various mechanical states of the inlay, and makes an experimental study on the two typical working conditions of the insert subjected to the normal tensile load on the vertical plate surface and the shear load on the parallel plate surface. Determine its failure mode and ultimate bearing capacity. Through the finite element numerical simulation, the normal tensile test is simulated and calculated, and the calculated results are in good agreement with the experimental results. According to the condition of interplate connection of light lattice sandwich panel, the detachable L-type connection was designed and fabricated by sealing and filling machine to process the bowl and blind hole nut. The load-bearing performance test includes bending load and shear load, and the failure mode and ultimate load-carrying capacity are obtained respectively. Finite element simulation analysis is carried out on the condition that L-type continuous load is subjected to shear load, and the experimental phenomenon is explained by numerical calculation results. The research results have certain guiding significance for engineering application.
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TB332

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本文編號：2172110