發(fā)布時間：2018-02-14 09:09

  本文關(guān)鍵詞： 復(fù)合材料 機械連接 載荷分配 影響因素 均勻化　出處：《上海交通大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：航空復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中存在著大量機械連接結(jié)構(gòu),機械連接對飛機結(jié)構(gòu)的效率和安全至關(guān)重要。在復(fù)合材料多釘螺栓連接中,由于復(fù)合材料本身沒有塑性區(qū)會造成載荷分配的嚴重不均。研究復(fù)合材料機械連接載荷分配不均分析其均勻化策略與策略,可以提高復(fù)合材料機械連接的整體強度,提高連接效率。本文采用三維有限元數(shù)值仿真和實驗研究的方式來開展碳纖維復(fù)合材料螺栓連接載荷分配的均勻化研究。首先查閱資料設(shè)計了復(fù)合材料機械連接的幾何參數(shù),并使用ABAQUS有限元分析元件建立了復(fù)合材料多釘連接的三維有限元模型,通過單釘和多釘連接證實了多釘連接載荷分配存在的不均現(xiàn)象。之后,使用表面應(yīng)變計電測法對復(fù)合材料機械連接的載荷分配問題開展了實驗研究,將實驗與有限元結(jié)果對比分析,驗證了有限元模型的有效性。提出了針對多釘螺栓連接的載荷不均勻度的概念,配合三維有限元模型進行了載荷分配的參數(shù)化研究,探究了預(yù)緊力、間隙、干涉、板間摩擦力,幾何參數(shù)等因素對復(fù)合材料螺栓連接載荷分配的影響,發(fā)現(xiàn)間隙和干涉都會強烈影響載荷分配比例,而板間摩擦力、預(yù)緊力、幾何參數(shù)對載荷分配的影響較小。間隙和干涉對載荷比例的影響都是通過改變初始承載比例實現(xiàn)的,且承載比與間隙量的大小呈近似負線性相關(guān);在孔徑的0.75%以下時,承載比與干涉量呈負相關(guān)關(guān)系;干涉量超過孔徑的0.75%后對承載比不再有影響。之后進行了影響因素的多因素研究,發(fā)現(xiàn)干涉與間隙同時作用能以更小的間隙(干涉)量使載荷均勻化。在此基礎(chǔ)上總結(jié)了載荷均勻化策略,最實用的策略為綜合使用干涉與間隙配合,在大載荷處使用適量的間隙配合,在小載荷出使用少量的干涉配合,切間隙量和干涉量都不宜過大,干涉量/孔徑在0.5%~0.75%之間,間隙量/孔徑在0.5%左右為宜。
[Abstract]:There are a large number of mechanical connections in aeronautical composite structures, which are of great importance to the efficiency and safety of aircraft structures. Due to the fact that there is no plastic zone in the composite material itself, the load distribution will be seriously uneven. The study on the uniform strategy and strategy of mechanical joint load distribution can improve the overall strength of the mechanical joint of composite material. In this paper, three-dimensional finite element numerical simulation and experimental study are used to study the load distribution of carbon fiber composite bolt connection. Firstly, the geometric parameters of mechanical connection of carbon fiber composite are designed with reference to the data. The three-dimensional finite element model of composite multinail connection is established by using ABAQUS finite element analysis element. The uneven distribution of load in multinail connection is proved by single nail and multi-nail connection. The load distribution of mechanical joints of composite materials is studied experimentally by using the electrical measurement method of surface strain gauges. The results of the experiments are compared with those of the finite element method. The validity of the finite element model is verified. The concept of load unevenness of multi-nail bolt connection is proposed, and the parameterized study of load distribution is carried out in conjunction with the three-dimensional finite element model, and the pretightening force, clearance, interference and friction between plates are explored. The effect of geometric parameters on load distribution of composite bolt joint shows that clearance and interference will strongly affect the load distribution ratio, while the friction and preload between plates, The influence of geometric parameters on load distribution is small. The effect of clearance and interference on load ratio is achieved by changing the initial load ratio, and the bearing ratio is approximately negative linear correlation with the magnitude of clearance, and when the aperture is below 0.75%, The bearing ratio is negatively related to the interference, and the interference is no longer affected by the aperture of 0.75%, and then the multi-factor study of the influencing factors is carried out. It is found that the interaction between interference and clearance can homogenize the load with smaller clearance (interference). Based on this, the strategy of load homogenization is summarized. The most practical strategy is the comprehensive use of interference and clearance coordination. When the appropriate amount of clearance fit is used at large load and a small amount of interference fit is used at small load, the amount of cutting gap and interference amount should not be too large, the interference amount / aperture is between 0.75% and 0.5% or so.
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V258.3

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本文編號：1510353