復(fù)合材料沉頭螺栓連接強(qiáng)度分析與漸進(jìn)損傷研究.pdf

1、復(fù)合材料憑借其比強(qiáng)度及比剛度高、抗疲勞及抗腐蝕性能好等優(yōu)越性在航空器的設(shè)計(jì)制造方面得到了極大應(yīng)用。隨著飛機(jī)結(jié)構(gòu)整體化設(shè)計(jì)的發(fā)展，構(gòu)件和緊固件數(shù)量的大大減少，連接傳遞的載荷變得更大，因此連接成為更加關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)。復(fù)合材料連接中，因結(jié)構(gòu)的形狀和材料的間斷極易引起高應(yīng)力集中，加之鋪層方式導(dǎo)致其各向異性，更增加了連接結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度。沉頭螺栓在具有良好的氣動(dòng)外形的同時(shí)可以減小孔邊應(yīng)力，還可抑制損傷向孔邊擴(kuò)展，在飛機(jī)連接中具有十分廣泛的應(yīng)用。

2、　　本文對(duì)復(fù)合材料-鈦合金沉頭螺栓單剪搭接接頭進(jìn)行研究，分別建立單釘和雙釘兩種模型，采用改進(jìn)的Tserpes失效準(zhǔn)則，充分考慮了拉伸和擠壓狀態(tài)下的基體損傷、纖維斷裂、基體-纖維剪切和分層等失效模式，并采用其改進(jìn)的材料性能退化準(zhǔn)則，在纖維損傷擴(kuò)展至板寬或板端邊緣為接頭最終失效判據(jù)的基礎(chǔ)上，增加孔邊局部擠壓損傷導(dǎo)致復(fù)合材料板最終失效的判據(jù)，同時(shí)，沉頭螺栓剪切斷裂也作為一種接頭最終失效的判據(jù)被考慮在內(nèi)，利用ANSYS的二次開發(fā)語言 APDL將

3、上述準(zhǔn)則編程并嵌入到主程序中，實(shí)現(xiàn)參數(shù)化建模，并通過試驗(yàn)對(duì)比，驗(yàn)證了仿真模型的正確性；討論了鋪層方式、锪孔深度、擰緊力矩、板寬及端距等接頭參數(shù)對(duì)連接強(qiáng)度及初始損傷的影響，并利用MATLAB軟件對(duì)各參數(shù)與最終失效強(qiáng)度的關(guān)系進(jìn)行優(yōu)化處理，進(jìn)一步選出接頭的最優(yōu)參數(shù)；對(duì)采用最優(yōu)參數(shù)的接頭進(jìn)行漸進(jìn)損傷過程的可視化分析，分別對(duì)比了單釘接頭鋪層角度為0°、45°、-45°和90°鋪層從產(chǎn)生初始損傷，到損傷擴(kuò)展最后導(dǎo)致接頭最終失效的損傷擴(kuò)展過程，對(duì)雙釘