陶瓷基復(fù)合材料具有良好的高溫力學(xué)性能和熱物理性能,其與金屬材料組成的螺栓連接結(jié)構(gòu)是較為常見的一種連接結(jié)構(gòu),廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域的高溫?zé)岘h(huán)境中。由于陶瓷基復(fù)合材料與金屬的熱膨脹系數(shù)差異會(huì)在材料間產(chǎn)生熱失配,從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)裝配參數(shù)發(fā)生變化,影響結(jié)構(gòu)的承載能力。除螺栓的裝配參數(shù)外,螺釘?shù)某叽鐓?shù)也是影響陶瓷基復(fù)合材料螺栓連接結(jié)構(gòu)承載能力的重要因素,研究這些因素對陶瓷基復(fù)合材料-金屬螺栓連接結(jié)構(gòu)高溫承載能力的影響對其在航空航天領(lǐng)域的設(shè)計(jì)與應(yīng)用具有重要意義。首先,本文基于2D編織C/SiC陶瓷基復(fù)合材料的非線性本構(gòu)模型,結(jié)合Tsai-Wu理論和材料剛度退化準(zhǔn)則建立了C/SiC復(fù)合材料的漸進(jìn)損傷分析方法,給出了損傷分析的流程。然后,采用有限元軟件ABAQUS對陶瓷基復(fù)合材料-高溫合金螺栓連接結(jié)構(gòu)進(jìn)行了有限元分析,研究了高溫?zé)崾鋵β菟ㄑb配參數(shù)及結(jié)構(gòu)高溫拉伸性能的影響規(guī)律,結(jié)果分析表明:陶瓷基復(fù)合材料與高溫合金高溫?zé)崾鋾?huì)導(dǎo)致初始預(yù)緊力大幅下降及復(fù)材板初始釘孔間隙值降低,當(dāng)初始間隙較小時(shí),高溫載荷施加會(huì)使復(fù)合材料板釘孔間產(chǎn)生微量干涉。在間隙大于0.8%時(shí),連接結(jié)構(gòu)最終失效載荷先隨溫度的升高而增大,然... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

Airbus350-XWB的材料使用情況圖

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 PANAVIA 公司研制的狂風(fēng)戰(zhàn)斗機(jī)使用的 M88 發(fā)動(dòng)機(jī)上合材料制作的尾氣調(diào)節(jié)片與噴嘴[8]。此外，在航天領(lǐng)域中對于材料也有所使用，如法國赫爾墨斯（HERMES）號(hào)航天飛機(jī)的位[9]；英國霍托兒（Hotol）航天飛機(jī)和德國桑格爾（Sange10]， 以 及 美 國 國 家 航 空 航 天 局 （ NationalAeronautics ration，NASA）研發(fā)的再入式飛行器驗(yàn)證機(jī) X-37 和 X-38 的 X-37 的開縫副翼和方向升降舵、X-38 的雷達(dá)罩、機(jī)翼前緣iC 復(fù)合材料制成的[11]。除航空航天領(lǐng)域外，C/SiC 陶瓷基復(fù)系統(tǒng)、衛(wèi)星反射鏡、高溫玻璃支架、夾具及模具材料方面均有

圖 1-3 再入飛行器 X-38 的全 C/SiC 復(fù)合材料襟翼[14]航天飛行器上使用的 C/SiC 復(fù)合材料螺栓連接結(jié)構(gòu)可按照組兩類，一類是連接整體都是由 C/SiC 陶瓷基復(fù)合材料制成的 C/SiC 陶瓷基復(fù)合材料與其他材料（通常為金屬）組成的。 復(fù)合材料螺栓連接結(jié)構(gòu)承載能力的因素要比第一類更加復(fù)雜響螺栓連接結(jié)構(gòu)承載能力的一般因素如復(fù)合材料的特性、連、連接結(jié)構(gòu)的幾何構(gòu)型與連接參數(shù)（間距、邊距）、螺栓的尺載荷類型外，當(dāng)?shù)诙?C/SiC 復(fù)合材料螺栓連接結(jié)構(gòu)處于熱同材料之間的熱不匹配情況會(huì)使結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生熱應(yīng)力與熱應(yīng)構(gòu)內(nèi)部的應(yīng)力分布復(fù)雜程度，改變了結(jié)構(gòu)的初始裝配參數(shù)（配合精度等），從而影響螺栓連接結(jié)構(gòu)的承載能力。所以，與尺寸參數(shù)對于 C/SiC 復(fù)合材料螺栓連接結(jié)構(gòu)承載能力的影于優(yōu)化連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式、減緩熱應(yīng)力水平、提高連接強(qiáng)度慮到通過試驗(yàn)來完全確定這些影響因素對于連接結(jié)構(gòu)承載能律的困難程度，無論是從 C/SiC 組件的制備方面，還是工況

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]復(fù)合材料與高溫合金螺栓連接的熱適配技術(shù)[J]. 譚志勇,費(fèi)慶國,吳宏偉,張宏宇,姜東.  東南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2017(02)
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博士論文
[1]復(fù)合材料層合板螺栓連接擠壓性能表征分析及夾具研究[D]. 劉長喜.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[2]復(fù)合材料機(jī)械連接失效分析及強(qiáng)度影響因素研究[D]. 趙美英.西北工業(yè)大學(xué) 2006
[3]層合板接頭損傷失效與疲勞壽命研究[D]. 王丹勇.南京航空航天大學(xué) 2006

碩士論文
[1]C/SiC復(fù)合材料螺栓連接結(jié)構(gòu)熱力耦合及拉伸強(qiáng)度分析[D]. 闕權(quán)慶.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[2]考慮溫度的復(fù)合材料層合板的強(qiáng)度分析及試驗(yàn)研究[D]. 呂文禮.南京航空航天大學(xué) 2016
[3]金屬/復(fù)合材料機(jī)械連接熱接觸效應(yīng)研究[D]. 金峻峰.武漢理工大學(xué) 2015
[4]溫度場中復(fù)合材料板與鋁合金板釘接結(jié)構(gòu)內(nèi)應(yīng)力研究[D]. 郭居上.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[5]復(fù)合材料螺栓連接接頭失效分析與強(qiáng)度預(yù)測[D]. 朱紅紅.鄭州大學(xué) 2012
[6]復(fù)合材料機(jī)械連接強(qiáng)度分析及影響因素研究[D]. 顧亦磊.西北工業(yè)大學(xué) 2006



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