【摘要】：復(fù)合材料釘載連接是一種廣泛使用的連接形式,其連接強(qiáng)度是保證結(jié)構(gòu)安全可靠的一個重要因素。復(fù)合材料的設(shè)計(jì)參數(shù)和釘孔加工質(zhì)量均與其連接強(qiáng)度直接相關(guān),通過數(shù)值模擬的方法研究這兩個方面的影響因素,對于改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制孔工藝有指導(dǎo)性作用。本文以ABAQUS有限元軟件為平臺,數(shù)值研究了層合復(fù)合材料釘載連接強(qiáng)度影響因素和制孔損傷,并對制孔損傷模型進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。具體的工作包括:(1)提出了一種“層合塊體單元”。一層該單元可包含多個復(fù)合材料鋪層,并且引入三維Hashin損傷判定準(zhǔn)則和基于Camanho改進(jìn)的自定義剛度退化模型,可以考慮每個鋪層的面內(nèi)獨(dú)立損傷,以及損傷后單元等效剛度的折減。因?yàn)闇p少了自由度個數(shù)和接觸的節(jié)點(diǎn)數(shù),本單元可在保證滿意的計(jì)算精度前提下大大降低計(jì)算時間成本以及提高收斂效率。該單元在商用軟件ABAQUS平臺上實(shí)現(xiàn)。(2)應(yīng)用上述層合塊體單元模擬了一種復(fù)合材料單釘連接的孔口漸進(jìn)損傷過程,通過與試驗(yàn)數(shù)據(jù)對比,證明了其可靠性。通過與常規(guī)單元分析模型的對比,證明本單元在保證局部足夠精度的條件下,可以大大提高計(jì)算效率。在此基礎(chǔ)上利用該單元研究了失效強(qiáng)度影響因素,研究發(fā)現(xiàn),鋪層比例的改變對強(qiáng)度和失效模式有較大影響,寬徑比(W/D)和端徑比(E/D)的增大能提高強(qiáng)度性能,但增大至一定程度后效果放緩。(3)應(yīng)用上述層合塊體單元,研究了刀具的類型對制孔質(zhì)量的影響。選取了麻花鉆頭和金剛石鉆頭進(jìn)行對比,結(jié)果發(fā)現(xiàn),金剛石鉆頭在孔口損傷狀況、孔口應(yīng)力分布、刀具應(yīng)力分布等方面均優(yōu)于麻花鉆頭,僅孔口毛刺方面稍多。綜合比較認(rèn)為金剛石鉆頭比麻花鉆頭在復(fù)合材料制孔時更具優(yōu)勢。
【圖文】：

復(fù)合材料的應(yīng)用

圖 1.2 碳纖維復(fù)合材料需求趨勢實(shí)際應(yīng)用中，，為了實(shí)現(xiàn)載荷傳遞，連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必不可少。以翼的連接、艙段之間的連接以及各種部件與機(jī)艙的連接等。飛機(jī)使用的連接結(jié)構(gòu)緊固件多達(dá) 10000 多個。由于復(fù)合材料連究成為了關(guān)注點(diǎn)。復(fù)合材料連接主要有機(jī)械連接、膠接、混合
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB33

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前5條

1 金曉波;康萬軍;曹軍;徐穎翔;;碳纖維復(fù)合材料/鈦合金疊層板鉆孔有限元仿真研究[J];工具技術(shù);2015年01期

2 沈帆;王鈞;蔡浩鵬;;不同鋪層復(fù)合材料螺栓連接的研究[J];玻璃鋼/復(fù)合材料;2012年01期

3 王花娟;楊杰;劉新東;劉小建;;幾何參數(shù)對玻璃纖維織物/環(huán)氧層合板螺栓連接強(qiáng)度影響的實(shí)驗(yàn)研究[J];玻璃鋼/復(fù)合材料;2008年01期

4 吳妙生;周祝林;;復(fù)合材料在節(jié)能和能源開發(fā)方面的應(yīng)用[J];上海建材;2007年05期

5 朱劍;;復(fù)合材料及其發(fā)展概況[J];科技咨詢導(dǎo)報(bào);2007年06期

相關(guān)會議論文 前1條

1 馬毓;趙啟林;魏鵬;江克斌;;拉擠成型復(fù)合材料螺栓連接接頭破壞模式試驗(yàn)研究[A];第十八屆玻璃鋼/復(fù)合材料學(xué)術(shù)年會論文集[C];2010年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 張厚江;碳纖維復(fù)合材料(CFRP)鉆削加工技術(shù)的研究[D];北京航空航天大學(xué);1998年

本文編號：2570520