本文關(guān)鍵詞：復(fù)合材料機(jī)翼中膠接結(jié)構(gòu)的有限元模擬

  更多相關(guān)文章： 全復(fù)合材料機(jī)翼 單搭接 膠接 子模型法

【摘要】：對(duì)于全復(fù)合材料機(jī)翼而言,采用金屬機(jī)械連接不僅會(huì)破壞纖維的連續(xù)性,而且會(huì)增加系統(tǒng)重量,不能充分發(fā)揮減重的效果。由于膠接連接存在無(wú)鉆孔引起的應(yīng)力集中,對(duì)搭接板本身剛、強(qiáng)度無(wú)影響;零件數(shù)目少,結(jié)構(gòu)輕,連接效率好,可以降低制件的成本;能夠獲得光滑氣動(dòng)外形等優(yōu)點(diǎn)。然而膠接連接有如下缺點(diǎn):受力的分散性大,難以進(jìn)行等強(qiáng)度設(shè)計(jì),受環(huán)境影響大,工藝要求嚴(yán)格,膠層厚度對(duì)膠層應(yīng)力有較大影響,并且膠接結(jié)構(gòu)不能夠進(jìn)行多次拆卸。在不考慮工藝的基礎(chǔ)上,全復(fù)合材料機(jī)翼膠層設(shè)計(jì)有如下兩個(gè)難點(diǎn):(1)確定膠層厚度,因?yàn)槟z層厚度的變化對(duì)膠層應(yīng)力有較大影響;(2)復(fù)合材料零部件與膠層的等強(qiáng)度設(shè)計(jì),由于復(fù)合材料零部件與膠層采用不同的強(qiáng)度準(zhǔn)則。在進(jìn)行有限元分析時(shí)候,主要難點(diǎn)是膠層與零部件模型的幾何尺寸相差5個(gè)量級(jí)。針對(duì)提出的這些問(wèn)題,本文首先研究了單搭接方式中復(fù)合材料搭接板的力學(xué)性能,膠層在三種典型載荷影響下的變形規(guī)律,再對(duì)膠層和復(fù)合材料搭接板的強(qiáng)度準(zhǔn)則展開(kāi)研究。然后通過(guò)有限元數(shù)值模擬的方法建立單搭接的二維和三維模型進(jìn)行了研究,得到了膠層界面與膠層中部的應(yīng)力分布和確定三維效應(yīng)對(duì)膠層的影響規(guī)律,研究了搭接長(zhǎng)度、膠層厚度和搭接形式對(duì)膠層應(yīng)力的影響,通過(guò)拉伸實(shí)驗(yàn)和拉脫實(shí)驗(yàn),分別確定膠層的剪切強(qiáng)度和拉脫強(qiáng)度。最后設(shè)計(jì)了一種長(zhǎng)展弦比的全復(fù)合材料機(jī)翼,并使用CATIA進(jìn)行鋪層設(shè)計(jì),通過(guò)飛行環(huán)境得到了表面載荷,使用Hypermesh進(jìn)行了前處理,并將CAD模型導(dǎo)入CAE軟件處理。針對(duì)模型中有限元網(wǎng)格過(guò)多的問(wèn)題,使用子模型法進(jìn)行處理,大大減少了、網(wǎng)格數(shù)量。最后使用方案優(yōu)選的方法,通過(guò)正交試驗(yàn)分析各參數(shù)對(duì)膠層應(yīng)力的影響,使得復(fù)合材料結(jié)構(gòu)及膠層在滿(mǎn)足強(qiáng)度的基礎(chǔ)上,重量達(dá)到最輕。
【關(guān)鍵詞】：全復(fù)合材料機(jī)翼 單搭接 膠接 子模型法
【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】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：V214.7;V224
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 緒論10-23
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義10-11
• 1.2 膠接結(jié)構(gòu)的研究概況11-15
• 1.3 膠接理論的研究概況15-19
• 1.3.1 解析方法的研究概況16-18
• 1.3.2 有限元方法的研究概況18-19
• 1.4 復(fù)合材料及膠接在航空中的應(yīng)用19-22
• 1.4.1 復(fù)合材料在無(wú)人機(jī)中的應(yīng)用19-21
• 1.4.2 膠接結(jié)構(gòu)在大型客機(jī)中的應(yīng)用21-22
• 1.5 本文的主要研究?jī)?nèi)容22-23
• 第2章 復(fù)合材料膠接理論23-37
• 2.1 引言23
• 2.2 復(fù)合材料的力學(xué)性能計(jì)算23-25
• 2.2.1 單層復(fù)合材料的應(yīng)力- 應(yīng)變關(guān)系23-24
• 2.2.2 層合板的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系24-25
• 2.3 單搭接膠接解析方法25-32
• 2.3.1 剪力對(duì)膠層變形的影響25-27
• 2.3.2 彎矩對(duì)膠層變形的影響27-29
• 2.3.3 搭接板變形對(duì)膠層變形的影響29-30
• 2.3.4 三種假設(shè)結(jié)果對(duì)比30-31
• 2.3.5 復(fù)合材料膠接解析方法31-32
• 2.4 復(fù)合材料單搭接強(qiáng)度計(jì)算方法32-35
• 2.4.1 單搭接強(qiáng)度計(jì)算32-35
• 2.4.2 復(fù)合材料強(qiáng)度理論35
• 2.5 本章小結(jié)35-37
• 第3章 復(fù)合材料單搭接膠層有限元模擬37-49
• 3.1 引言37
• 3.2 復(fù)合材料單搭接建模及應(yīng)力分析37-41
• 3.2.1 二維單搭接模型37
• 3.2.2 二維單搭接應(yīng)力分析37-39
• 3.2.3 三維單搭接模型39-41
• 3.2.4 三維界面中的應(yīng)力分析41
• 3.3 復(fù)合材料單搭接結(jié)果分析41-44
• 3.3.1 搭接長(zhǎng)度對(duì)單搭接應(yīng)力影響42-43
• 3.3.2 膠層厚度對(duì)單搭接應(yīng)力影響43
• 3.3.3 搭接形式對(duì)單搭接應(yīng)力的影響43-44
• 3.4 復(fù)合材料膠接單搭接強(qiáng)度試驗(yàn)44-46
• 3.4.1 復(fù)合材料表面處理44-45
• 3.4.2 單搭接強(qiáng)度試驗(yàn)45-46
• 3.5 膠層拉脫模擬46-48
• 3.5.1 模型幾何特征46-47
• 3.5.2 結(jié)果分析47-48
• 3.6 本章小結(jié)48-49
• 第4章 全復(fù)合材料機(jī)翼中膠層強(qiáng)度分析49-69
• 4.1 引言49
• 4.2 全復(fù)合材料機(jī)翼模型49-54
• 4.2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)49-53
• 4.2.2 模型細(xì)節(jié)分析53-54
• 4.3 全復(fù)合材料機(jī)翼的有限元模型54-64
• 4.3.1 全復(fù)合材料機(jī)翼粗網(wǎng)格56-59
• 4.3.2 位移與載荷邊界條件59-61
• 4.3.3 劃分細(xì)致網(wǎng)格61-63
• 4.3.4 子模型的提取及整體網(wǎng)格細(xì)化63-64
• 4.4 細(xì)化模型與粗模型的膠層應(yīng)力分布對(duì)比64-68
• 4.4.1 整體模型結(jié)果分析64-66
• 4.4.2 子模型結(jié)果分析66-68
• 4.5 本章小結(jié)68-69
• 第5章 全復(fù)合材料機(jī)翼膠層優(yōu)選69-83
• 5.1 引言69
• 5.2 優(yōu)化方案69-72
• 5.3 各零部件優(yōu)化結(jié)果72-81
• 5.3.1 翼肋 172-74
• 5.3.2 翼肋 274-76
• 5.3.3 翼肋 376-78
• 5.3.4 翼肋 478-80
• 5.3.5 翼梁與蒙皮80-81
• 5.4 整體優(yōu)化結(jié)果81-82
• 5.4.1 優(yōu)化方案81
• 5.4.2 優(yōu)化結(jié)果81-82
• 5.5 本章小結(jié)82-83
• 結(jié)論83-84
• 參考文獻(xiàn)84-90
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果90-92
• 致謝92

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

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本文編號(hào)：775872