發(fā)布時(shí)間：2017-10-19 01:01

  本文關(guān)鍵詞：復(fù)合材料螺栓緊固件的設(shè)計(jì)及制備工藝研究

  更多相關(guān)文章： 碳纖維 螺栓 氰酸酯樹(shù)脂 模壓成型 有限元 性能表征

【摘要】：隨著制備技術(shù)的發(fā)展和成本的降低,碳纖維的用途越來(lái)越廣泛,航空航天工業(yè)對(duì)于高強(qiáng)度的復(fù)合材料螺紋緊固件有著強(qiáng)烈的需求。這種輕質(zhì)高強(qiáng)、耐腐蝕、抗疲勞的復(fù)合材料螺紋緊固件能應(yīng)用于許多行業(yè),研究碳纖維復(fù)合材料螺栓的成型技術(shù)是非常有必要的。通過(guò)模壓成型工藝制備復(fù)合材料螺栓,除了能加強(qiáng)其力學(xué)性能,更能提高制品的光潔度和螺紋的尺寸精度,使其更加廣泛地應(yīng)用于各種結(jié)構(gòu)連接之中。通過(guò)對(duì)TDE85環(huán)氧樹(shù)脂、SE300氰酸酯樹(shù)脂、WIN1126聚氨酯樹(shù)脂三種樹(shù)脂體系進(jìn)行一系列測(cè)試,確定了模壓料的材料體系。接觸角測(cè)試的結(jié)果表明,三種樹(shù)脂體系都能與T700、T800、T1000碳纖維良好地浸潤(rùn)。樹(shù)脂粘度的測(cè)試結(jié)果顯示SE300氰酸酯樹(shù)脂體系在100℃時(shí)的粘度僅為5m Pa·s,遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其余二者,這表明三種樹(shù)脂體系中SE300氰酸酯樹(shù)脂體系在模壓時(shí)的流動(dòng)性會(huì)最好,有著更好的充模能力。熱重-差熱分析表明,SE300樹(shù)脂體系的Tg和Td較其余兩種樹(shù)脂更高,分別為296℃、326℃,故其上限工作溫度最高。對(duì)澆鑄體力學(xué)性能的測(cè)試表明,SE300氰酸酯樹(shù)脂體系的拉伸模量最高,TDE85環(huán)氧樹(shù)脂體系彎曲模量最高。綜合考慮樹(shù)脂體系的浸潤(rùn)能力、耐熱性、力學(xué)性能和工藝性,最終優(yōu)選出SE300氰酸酯樹(shù)脂體系作為模壓料的樹(shù)脂基體。使用ANSYS軟件,建立了合理的復(fù)合材料螺紋緊固件有限元模型,并對(duì)其進(jìn)行了拉伸、剪切及扭轉(zhuǎn)等工況下的仿真分析,給出了應(yīng)力、應(yīng)變及位移分布規(guī)律,各項(xiàng)仿真結(jié)果均滿足應(yīng)變?cè)O(shè)計(jì)要求。以Auto CAD為平臺(tái)設(shè)計(jì)了具有一個(gè)垂直分型面和一個(gè)水平分型面的CFRP螺栓壓模。對(duì)纏繞線型進(jìn)行了設(shè)計(jì),采用螺旋纏繞的方法制備了碳纖維/氰酸酯樹(shù)脂模壓料,纏繞角為45°。通過(guò)模壓成型制得了力學(xué)性能良好的CFRP螺栓,其中成型溫度為220℃,保壓壓力為200MPa。所得制品螺桿與螺牙纖維含量分別為55%、35%。對(duì)其進(jìn)行了力學(xué)性能測(cè)試,螺栓的拉伸強(qiáng)度達(dá)到了330.55MPa,但試件的破壞形式均為螺紋拉脫破壞,說(shuō)明成型的螺紋強(qiáng)度還有提高的空間;螺栓的剪切強(qiáng)度達(dá)到704.56MPa,表明其具有優(yōu)異的抗剪切性能。
【關(guān)鍵詞】：碳纖維 螺栓 氰酸酯樹(shù)脂 模壓成型 有限元 性能表征
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：V229.1;TB33
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 緒論10-22
• 1.1 課題背景及研究目的和意義10-11
• 1.1.1 課題背景10-11
• 1.1.2 課題研究目的與意義11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-20
• 1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.3 CFRP模壓成型概述16-18
• 1.2.4 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀簡(jiǎn)析18-20
• 1.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容20-22
• 第2章 試驗(yàn)材料與測(cè)試方法22-30
• 2.1 試驗(yàn)材料與主要設(shè)備22
• 2.1.1 試驗(yàn)原材料22
• 2.1.2 主要設(shè)備22
• 2.2 材料分析測(cè)試方法22-30
• 2.2.1 動(dòng)態(tài)接觸角測(cè)試22-23
• 2.2.2 粘度測(cè)試23-24
• 2.2.3 固化度測(cè)試24
• 2.2.4 熱重-差熱分析24-25
• 2.2.5 樹(shù)脂力學(xué)性能測(cè)試25-28
• 2.2.6 復(fù)合材料力學(xué)性能測(cè)試28
• 2.2.7 有限元分析計(jì)算28
• 2.2.8 復(fù)合材料螺栓拉伸試驗(yàn)28-29
• 2.2.9 復(fù)合材料螺栓剪切試驗(yàn)29-30
• 第3章 材料體系的優(yōu)選30-45
• 3.1 引言30
• 3.2 碳纖維與樹(shù)脂體系浸潤(rùn)性研究30-34
• 3.2.1 動(dòng)態(tài)接觸角測(cè)試原理31
• 3.2.2 動(dòng)態(tài)接觸角的測(cè)試31-34
• 3.3 樹(shù)脂粘度研究34-35
• 3.4 樹(shù)脂固化度研究35-36
• 3.5 樹(shù)脂耐熱特性研究36-38
• 3.6 樹(shù)脂澆鑄體力學(xué)性能的表征38-41
• 3.6.1 拉伸性能39-40
• 3.6.2 彎曲性能40-41
• 3.7 復(fù)合材料制備及力學(xué)性能研究41-43
• 3.7.1 復(fù)合材料單向板的制備41-42
• 3.7.2 復(fù)合材料力學(xué)性能測(cè)試42-43
• 3.8 本章小結(jié)43-45
• 第4章 CFRP螺栓的有限元分析45-55
• 4.1 引言45
• 4.2 CFRP螺栓有限元模型的建立45-47
• 4.2.1 鋪層設(shè)計(jì)與性能參數(shù)45-46
• 4.2.2 單元及模型的建立46-47
• 4.3 CFRP螺栓有限元模型的計(jì)算分析47-53
• 4.3.1 螺桿拉伸仿真分析47-48
• 4.3.2 螺紋拉伸仿真分析48-50
• 4.3.3 剪切仿真分析50-51
• 4.3.4 扭轉(zhuǎn)仿真分析51-53
• 4.4 本章小結(jié)53-55
• 第5章 CFRP螺栓的模壓制備工藝研究55-70
• 5.1 引言55
• 5.2 壓模的設(shè)計(jì)55-58
• 5.2.1 壓模設(shè)計(jì)分類55-56
• 5.2.2 壓模的總體設(shè)計(jì)方案56-57
• 5.2.3 施壓方向及分型面的設(shè)計(jì)57-58
• 5.2.4 成型零件的設(shè)計(jì)58
• 5.3 模壓料的制備58-63
• 5.3.1 XMC模壓料概述58-59
• 5.3.2 纏繞線型分析59
• 5.3.3 纏繞線型設(shè)計(jì)59-63
• 5.3.4 模壓料的成型63
• 5.4 螺栓的模壓成型63-66
• 5.4.1 壓制前的準(zhǔn)備63-64
• 5.4.2 成型工藝的確定及螺栓的壓制64-66
• 5.5 復(fù)合材料螺栓力學(xué)性能試驗(yàn)66-68
• 5.5.1 復(fù)合材料螺栓拉伸試驗(yàn)66-67
• 5.5.2 復(fù)合材料螺栓剪切試驗(yàn)67-68
• 5.6 本章小結(jié)68-70
• 結(jié)論70-72
• 參考文獻(xiàn)72-78
• 致謝78

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 劉春孝;王海燕;袁付榮;;無(wú)限壽命螺栓疲勞失效的試驗(yàn)研究[J];煤炭科學(xué)技術(shù);2008年07期

2 E.W.Godwin ,張敏耀;玻璃鋼多螺栓連接的強(qiáng)度[J];玻璃鋼/復(fù)合材料;1985年03期

3 陳敏;柔性螺栓設(shè)計(jì)計(jì)算方法探討[J];四川輕化工學(xué)院學(xué)報(bào);2003年01期

4 李清揚(yáng);王羨農(nóng);賈建輝;鞏偉平;;力矩作用下受剪螺栓連接計(jì)算的近似方法及應(yīng)用[J];煤炭工程;2007年06期

5 ;抗剪螺栓受力情況的光彈性分析[J];化工煉油機(jī)械通訊;1975年03期

6 王怡;王寧;盧萍;龍林;;基于聲發(fā)射原理的螺栓連接狀態(tài)辨識(shí)方法研究[J];聲學(xué)技術(shù);2010年05期

7 K.P.Snigh;A.L.Soler;毛榮輝;;環(huán)形墊圈法蘭連接中影響螺栓載荷的設(shè)計(jì)參數(shù)[J];化工設(shè)備設(shè)計(jì);1987年03期

8 曹占飛;法蘭、螺栓連接系統(tǒng)的三維有限元分析[J];石油化工設(shè)備技術(shù);2004年06期

9 高洪俊;左詠梅;李清揚(yáng);馬曉雨;楊易凡;;確定普通受拉螺栓數(shù)目的近似計(jì)算方法及應(yīng)用[J];煤炭工程;2010年08期

10 龐小超;白明遠(yuǎn);;鈦合金螺栓斷裂原因分析[J];失效分析與預(yù)防;2011年03期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 劉中珩;;高強(qiáng)度摩擦螺栓連接實(shí)驗(yàn)研究[A];中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)物料搬運(yùn)學(xué)會(huì)第二屆年會(huì)論文集（三）--金屬結(jié)構(gòu)[C];1984年

2 萬(wàn)強(qiáng);肖世富;張方舉;何鵬;;螺栓連接結(jié)構(gòu)沖擊實(shí)驗(yàn)不確定性分析[A];第十二屆全國(guó)實(shí)驗(yàn)力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2009年

3 陳忠富;張方舉;;螺栓連接結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)研究[A];第十二屆全國(guó)實(shí)驗(yàn)力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2009年

4 白明遠(yuǎn);劉新靈;何玉懷;;鈦合金螺栓斷裂原因分析[A];北京力學(xué)會(huì)第17屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2011年

5 李士濤;;螺栓擰緊技術(shù)及其應(yīng)用[A];豪爵摩托獎(jiǎng)廣東省汽車行業(yè)第五期學(xué)術(shù)活動(dòng)論文匯編[C];2008年

6 龔愉;趙麗濱;;復(fù)合材料螺栓連接強(qiáng)度的數(shù)值模擬[A];北京力學(xué)會(huì)第18屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2012年

7 劉益華;張錚;;螺栓連接件的優(yōu)化分析[A];北京力學(xué)會(huì)第18屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2012年

8 劉信恩;馮加權(quán);杜強(qiáng);;螺栓連接懸臂梁動(dòng)力學(xué)模型確認(rèn)研究[A];四川省力學(xué)學(xué)會(huì)2008年學(xué)術(shù)大會(huì)論文集[C];2008年

9 尹益輝;余紹蓉;;軸向載荷下螺栓連接結(jié)構(gòu)變形和應(yīng)力的三維有限元分析[A];中國(guó)工程物理研究院科技年報(bào)（2005）[C];2005年

10 萬(wàn)強(qiáng);張方舉;何鵬;許艾民;王薇;吳慶海;;螺栓連接結(jié)構(gòu)瞬態(tài)沖擊動(dòng)力學(xué)模型驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)[A];第六屆全國(guó)爆炸力學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2010年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 特約記者 田銀海;膠錨螺栓新工藝在高結(jié)構(gòu)工程中應(yīng)用首獲成功[N];北京科技報(bào);2000年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前6條

1 郭歷倫;含螺栓連接復(fù)雜結(jié)構(gòu)的沖擊響應(yīng)與破壞研究[D];中國(guó)工程物理研究院;2015年

2 孫德林;螺栓連接結(jié)構(gòu)能耗機(jī)理及預(yù)示研究[D];北京理工大學(xué);2016年

3 秦文科;鋼管輸電塔法蘭聯(lián)結(jié)節(jié)點(diǎn)螺栓脫落損傷診斷的研究[D];武漢理工大學(xué);2008年

4 周松;復(fù)合材料螺栓連接漸進(jìn)損傷的實(shí)驗(yàn)及數(shù)值分析[D];哈爾濱工程大學(xué);2013年

5 李賢;端板螺栓連接鋼—混凝土組合節(jié)點(diǎn)的抗震性能研究[D];湖南大學(xué);2009年

6 朱躍;基于分層思想的復(fù)雜機(jī)械結(jié)構(gòu)模型修正及確認(rèn)技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2010年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 周曉強(qiáng);木結(jié)構(gòu)螺栓連接承載性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

2 趙U，

本文編號(hào)：1058137