復合材料由于其出色的材料力學特性,目前得到了廣泛的應用。在飛機結構設計中連接設計不可避免且始終是結構設計的關鍵環(huán)節(jié)。隨著復合材料逐漸應用于主承力結構,需要連接的板更厚和釘徑更大,連接區(qū)的受力也更為復雜。由于載荷在厚度方向的不均勻性,造成螺栓的彎曲變形和孔邊應力隨厚度方向的分布不均,導致原有的薄板二維有限元和理論分析方法在對厚板分析時會產(chǎn)生一定的誤差。復合材料-金屬厚板多釘機械連接的強度研究具有相當?shù)睦碚撘饬x和應用價值。本文采用試驗研究、文獻參考和數(shù)值模擬相結合的辦法,分別針對復合材料-金屬厚板雙釘單剪和多釘單剪機械連接結構的強度開展研究工作,主要研究內容如下:(1)開展了復合材料-金屬雙釘單剪擠壓強度試驗,分析試件的破壞模式,得到試件的承載能力;基于ABAQUS軟件平臺建立復材/金屬雙釘單剪結構三維漸進損傷分析模型,與試驗對比驗證了模型的有效性和正確性,討論了厚度、孔距等參數(shù)對釘載分配、破壞模式和結構連接強度的影響。(2)建立螺栓對稱分布多釘單剪連接結構三維漸進損傷分析模型,研究了多釘單剪連接結構的破壞模式與釘載分配,討論了厚度對連接強度、釘載分配和破壞模式的影響以及橫向和縱向孔距對多釘單剪連接結構的連接強度的影響。(3)建立螺栓交錯分布多釘單剪連接結構三維漸進損傷分析模型,研究了多釘單剪連接結構的破壞模式與釘載分配,討論了厚度對連接強度、釘載分配和破壞模式的影響,對比了螺栓對稱分布與螺栓交錯分布連接結構的連接強度的差異,討論了螺栓分布方式對結構連接強度的影響。
【學位單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TB33
【部分圖文】：

擁有普通材料所不具備的性能要求，提高了材料的可設計性具有強度高、模量大、可設計性強等特點，已廣泛運用于機械、汽車、船舶等諸多領域，取得了長足的發(fā)展。特別是在航空空器的重要組成材料之一，其在結構中所占的比例越來越高。些次要受力位置，減重效果較低，隨著飛機結構的發(fā)展，復合力結構，且減重效果也明顯提升，可以減輕 20%~30%的重量。了復合材料作為結構部件。21 世紀前十年最先進的民用飛機分者復合材料質量占結構總質量的比例都具有劃時代的意義，在空構用量的 30%，而波音 787 客機復合材料的使用比例則是達到的用量更是高達 52%。前不久剛首飛成功的國產(chǎn)大型客機 C919 民機型號，據(jù)統(tǒng)計C919里面復合材料構件的質量占結構總質量件比如機身和平垂尾等部件都是用了高性能碳纖維復合材料，高復合材料的比例。復合材料的使用比例已經(jīng)成為評價飛機結 1.1 為復合材料在航空器上使用的發(fā)展歷程。

大多應用于飛機結構中的主承力部分。膠結具重也具有一定的優(yōu)勢，但是其受力較分散，承載能力小的小的部位。有學者研究過復合材料與金屬焊接連接，通過和金屬板表面形成微小金屬的共固化接頭，但這項技術目工程應用當中[5]。所以在復合材料整體結構化設計當中，的螺栓連接結構就顯得十分有意義。發(fā)展，復合材料螺栓連接結構設計越來越重要，由于復合難度也大大增加，特別是復合材料的質量和力學性能的不合材料在飛機結構中的比例大大提高，已經(jīng)不僅僅運用在飛機的主承力結構上，且復合材料板的厚度也越來越厚。體劃分，有學者進行了具體歸納。薄板是指厚度值在 4mm]；中厚板是指范圍超過薄板的定義，但厚度小于 20mm，且板定義的稱為超厚板。根據(jù)上面的定義，當板料的寬度比厚板和厚板；當板料的寬度較小時，則采用跨厚來區(qū)分中1.2 所示[7]。

件的試驗結果對上述應力集中系數(shù)確定一性、不均勻性、非線性和損傷等材料特性層的層壓板，用 Hart-Smith 方法進行連接比過大時計算結果的精度非常差。且減縮，它不僅是材料和鋪層的函數(shù)，和其他因無論承受拉伸載荷還是壓縮載荷，螺栓孔析結果過于保守，產(chǎn)生結構質量過大等問特征曲線方法最早是由 Whitney 和 Nuism開孔材料拉伸失效。后來 Chang[42~47]等人上面，目前復合材料的失效分析上經(jīng)常用Rot，其中 Roc為壓縮特征長度，Rot為拉伸合板拉伸和壓縮試驗獲得的。圖 1.3 為按余位置，當特征線上某一點的應力滿足失效

【參考文獻】

相關期刊論文 前7條

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2 劉建明;萬小朋;王文智;;釘頭對復合材料單搭接結構破壞模式影響研究[J];機械強度;2014年05期

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5 劉斌;趙亮;徐紅爐;;基于Hashin失效準則的復合材料螺栓連接損傷破壞研究[J];科學技術與工程;2012年08期

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1 劉通;復合材料厚板單釘螺栓連接強度研究[D];南京航空航天大學;2016年

2 朱智毅;復合材料厚板螺栓連接擠壓強度研究[D];南京航空航天大學;2014年

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本文編號：2818379