研究了碳纖維復(fù)合材料層合板的基本結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能,分析了國內(nèi)外學(xué)者關(guān)于復(fù)合材料結(jié)構(gòu)鉚接工藝的研究現(xiàn)狀,介紹了現(xiàn)有鉚接工藝的具體實施方法和不足之處。說明用于楔形結(jié)構(gòu)壓鉚設(shè)備的機械結(jié)構(gòu)和使用方法,為鉚接有限元模型的建立和鉚接實驗的設(shè)計奠定基礎(chǔ)。在ABAQUS中建立了復(fù)合材料楔形件雙面埋頭壓鉚的三維有限元模型,對ABAQUS進行二次開發(fā),創(chuàng)建碳纖維復(fù)合材料的VUMAT用戶子程序材料模型。模型采用三維Hashin失效準(zhǔn)則作為累積損傷的判據(jù),并使用合理的材料退化方式對損傷部位剛度進行折減。使用有限元分析的方法對壓鉚過程進行模擬,得到了鉚釘?shù)某尚鸵?guī)律和應(yīng)力應(yīng)變分布。碳纖維復(fù)合材料層合板在鉚釘擠壓應(yīng)力的作用下,鐓頭锪窩和釘孔區(qū)域出現(xiàn)損傷,損傷類型主要以分層失效和基體壓縮失效為主。仿真分析中通過改變不同的鉚接工藝參數(shù),確定影響鉚接質(zhì)量的關(guān)鍵因素為鐓頭锪窩直徑和鉚釘外伸量,并得到了大致的工藝參數(shù)取值區(qū)間,為鉚接實驗的設(shè)計奠定基礎(chǔ)。采用析因?qū)嶒灥姆椒ㄟM行鉚接工藝實驗的研究,對實驗數(shù)據(jù)進行方差分析,從顯著性結(jié)果得到鐓頭锪窩直徑是影響鉚接質(zhì)量的最重要的因素,并結(jié)合IBM SPSS Statistics軟件繪制工... 

【文章來源】：沈陽航空航天大學(xué)遼寧省

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

殲10各翼面分布

2圖 1.2 楔形部位結(jié)構(gòu)由于上述結(jié)構(gòu)中的鉚釘鐓頭均暴露在外部氣流中，對氣動性能和隱身性能要求比格，使得表面設(shè)計必須平整光滑，因此這種結(jié)構(gòu)的連接方式必須采用雙面埋頭鉚接式。但是目前國內(nèi)各大航空企業(yè)對復(fù)合材料楔形件的雙面埋頭鉚接采用的是錘鉚的。錘鉚就是在鉚接的過程中，用鉚槍或者榔頭錘擊鉚釘，產(chǎn)生間隙沖擊力和頂鐵反力，使鉚釘桿鐓粗而形成鐓頭的鉚接方法。錘鉚的缺點是勞動強度大，鉚接質(zhì)量主決于操作者的技術(shù)水平，并且操作者的工作效率也比較低。飛機表面蒙皮采用碳纖合材料層合板，對沖擊載荷比較敏感。但是在錘鉚過程中榔頭容易錘偏，錘擊到蒙皮蒙皮帶來沖擊載荷使得蒙皮表面出現(xiàn)凹痕，并且容易導(dǎo)致蒙皮內(nèi)部出現(xiàn)分層、開接層被振碎等現(xiàn)象。從而在飛機裝配過程中就埋下了安全隱患，導(dǎo)致飛機零部件的壽命變小，影響產(chǎn)品的裝配性能和使用壽命，甚至造成嚴(yán)重的安全事故。在不改變

圖 1.3 單個鉚釘壓鉚變形過程國外在鉚接工藝方面使用仿真分析與實驗結(jié)果相結(jié)合的方法，分析壓鉚力和鉚釘類型對鉚釘孔區(qū)域附近應(yīng)力應(yīng)變的影響也做了大量的研究。其中 W. Wronicz 等[13]使用有限元仿真分析的方法，創(chuàng)建待鉚接結(jié)構(gòu)的簡化二維模型，獲得了壓鉚過程中鉚釘內(nèi)部以及鉚釘孔區(qū)域附近的應(yīng)力應(yīng)變場；使用 X 射線對待鉚接件鉚釘孔區(qū)域附近進行探測，檢測其應(yīng)變場分布以及殘余應(yīng)力分布情況。在鉚釘孔區(qū)域附近粘貼應(yīng)變片來檢測連接孔區(qū)域的應(yīng)變應(yīng)力分布情況。最后通過對比分析驗證了有限元分析結(jié)果和實驗結(jié)果基本一致的結(jié)論，探索出了一種高效廉價的鉚接工藝實驗方法。1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀國內(nèi)對鉚接這種連接方法的研究主要分為兩個方面，一個方面是對普通壓鉚工藝的研究。其中壓鉚力是非常值得關(guān)注的工藝參數(shù)，壓鉚力決定了鉚釘成型后鐓頭的形狀和尺寸。雖然壓頭沒有和待鉚接件直接接觸，但是通過鉚釘?shù)淖冃螖D壓改變了鉚釘孔附近的應(yīng)力應(yīng)變情況，從而對連接件的壽命產(chǎn)生間接的影響。同時如果壓鉚力過大會使得待

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]大型飛機壁板組件先進裝配技術(shù)[J]. 王巍,俞鴻均,谷天慧.  航空制造技術(shù). 2016(05)
[2]大型飛機壁板無頭鉚釘干涉連接技術(shù)[J]. 王仲奇,常正平,郭飛燕,康永剛,李暉,羅群,劉博峰.  航空制造技術(shù). 2015(04)
[3]飛機薄壁鈑金零件鉚接過程變形建模與仿真(英文)[J]. 張開富,程暉,李原.  Chinese Journal of Aeronautics. 2011(03)
[4]復(fù)合材料結(jié)構(gòu)三維有限元分析的材料參數(shù)[J]. 趙麗濱,秦田亮,李嘉璽,付月.  北京航空航天大學(xué)學(xué)報. 2010(07)
[5]楔形復(fù)合材料結(jié)構(gòu)電磁鉚接工藝[J]. 曹增強,代瑛.  航空學(xué)報. 2009(10)
[6]新機研制中的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)裝配關(guān)鍵技術(shù)[J]. 曹增強.  航空制造技術(shù). 2009(15)
[7]大型飛機自動化裝配技術(shù)[J]. 許國康.  航空學(xué)報. 2008(03)
[8]一代材料技術(shù),一代大型飛機[J]. 曹春曉.  航空學(xué)報. 2008(03)
[9]飛機結(jié)構(gòu)用復(fù)合材料的力學(xué)性能要求[J]. 沈真,楊勝春.  材料工程. 2007(S1)
[10]鉚接鉚釘分布壓力的計算[J]. 夏平,劉蘭.  現(xiàn)代制造工程. 2003(12)

碩士論文
[1]鉚接變形及其有限元分析[D]. 劉平.西北工業(yè)大學(xué) 2007
[2]電磁鉚接工藝研究[D]. 葛建峰.西北工業(yè)大學(xué) 2005
[3]低電壓電磁鉚接過程數(shù)值模擬研究[D]. 楊軍.武漢理工大學(xué) 2004



本文編號：3595383