【摘要】：隨著航天、汽車等領(lǐng)域的快速發(fā)展,結(jié)構(gòu)性能相當(dāng)于或優(yōu)于鋁合金的先進復(fù)合材料開始興盛,由于復(fù)合材料的諸多優(yōu)異性能,一經(jīng)問世就顯示了巨大的生命力。復(fù)合材料連接結(jié)構(gòu)的主要連接形式是機械連接以及膠接連接,其中機械連接是最主要的連接形式。機械連接的質(zhì)量易于控制、強度分散性小、能傳遞大載荷、便于裝卸、安全可靠,但是由于開孔引起應(yīng)力集中,削弱復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的承載能力。同時由于復(fù)合材料結(jié)構(gòu)抗沖擊能力非常弱,因此在低速沖擊載荷作用下,通過數(shù)值模擬的方式研究各種關(guān)鍵因素對復(fù)合材料機械連接力學(xué)性能特性的影響規(guī)律很有必要。本文首先介紹了復(fù)合材料的本構(gòu)模型包括二維Hashin失效準(zhǔn)則以及復(fù)合材料層間損傷模型,在此基礎(chǔ)上利用ABAQUS建立了碳纖維復(fù)合材料層合板單剪單釘連接模型和碳纖維復(fù)合材料層合板低速沖擊有限元模型,分別模擬碳纖維復(fù)合材料層合板單剪單釘連接在靜拉伸載荷作用下的力學(xué)響應(yīng)以及碳纖維復(fù)合材料層合板在低速沖擊載荷作用下的力學(xué)響應(yīng),通過試驗結(jié)果的對比,驗證了機械連接模型以及材料參數(shù)的有效性。其次利用ABAQUS建立了碳纖維復(fù)合材料單剪雙釘和單剪四釘連接有限元模型,并分析了在低速沖擊載荷作用下單向鋪層比例、層合板的板寬、單向鋪層夾角對于單剪雙釘連接層合板連接性能的影響以及連接區(qū)面積、釘?shù)呐帕蟹绞綄渭羲尼斶B接層合板連接性能的影響,結(jié)果表明板寬、單向鋪層夾角以及單向鋪層比例對碳纖維復(fù)合材料層合板單剪雙釘連接性能均有顯著影響,而菱形的排列方式更有助于提升單剪四釘層合板連接性能。最后分析了不同螺栓-孔配合作用下孔周徑向應(yīng)力的分布情況,進一步分析了在低速沖擊載荷作用下干涉配合和螺栓預(yù)緊力混合作用以及配合方式對碳纖維復(fù)合材料單剪雙釘連接性能的影響,結(jié)果表明干涉量和預(yù)緊力的大小均會影響復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的連接性能,但是預(yù)緊力的影響程度大于干涉量,通過研究間隙配合和干涉配合兩種配合方式對碳纖維復(fù)合材料層合板單剪雙釘連接性能的影響,結(jié)果表明配合方式對孔周徑向應(yīng)力的分布有顯著影響,同時對連接性能也有影響,但對連接破壞模式?jīng)]有影響。
【圖文】：

第 1 章 緒 論1.1 課題研究背景隨著航天、汽車等領(lǐng)域的快速發(fā)展，結(jié)構(gòu)性能相當(dāng)于或優(yōu)于鋁合金的先進復(fù)合材料開始興盛[1]。由于復(fù)合材料的諸多優(yōu)異性能，一經(jīng)問世就顯示了巨大的生命力。在飛機結(jié)構(gòu)上應(yīng)用先進復(fù)合材料，可比常規(guī)的金屬結(jié)構(gòu)減重 25%-30%，并可明顯提高飛機的性能，這對現(xiàn)代飛行器具有特殊重要的意義。目前世界先進飛機結(jié)構(gòu)已經(jīng)出現(xiàn)了復(fù)合材料化的趨勢。國際民機市場上，波音 787 飛機復(fù)合材料占機體結(jié)構(gòu)重量的 50%，空中客車公司的 A350XWB 寬體飛機復(fù)合材料用量達到52%，同時在汽車上的應(yīng)用也很廣泛[2-4]。復(fù)合材料的應(yīng)用不僅是在航天、汽車行業(yè)，在日常生活的許多方面復(fù)合材料都扮演著重要角色，如下圖 1.1 所示。

2e) 緊固件破壞圖 1.2 復(fù)合材料機械連接典型破壞模式今復(fù)合材料的應(yīng)用絕大多數(shù)是層合板結(jié)構(gòu)（由纖維/樹脂構(gòu)成），由于機要在被連接件上打孔，造成連接孔處纖維的被切斷，使整體結(jié)構(gòu)的連接降低。失效模式如圖 1.2 所示，，除上述單一失效模式外，復(fù)合材料連接生組合型失效模式破壞。對影響復(fù)合材料連接結(jié)構(gòu)的因素總的來講可以下六類。1）材料屬性：纖維的類型、取向及形式（單向帶、編織布等）樹脂的類層順序、鋪層比例、鋪層夾角、纖維的體積含量以及密度等；
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TB33

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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6 朱煒W

本文編號：2672313