復(fù)合材料連接結(jié)構(gòu)強(qiáng)度研究與失效分析.pdf_第1頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

1、復(fù)合材料已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于航空、航天等工程應(yīng)用中,應(yīng)用場(chǎng)合也由剛開(kāi)始的不承力結(jié)構(gòu)慢慢演變成為次承力結(jié)構(gòu)和主承力結(jié)構(gòu),比如飛機(jī)艙門(mén)、安定面等結(jié)構(gòu)中,目前,空客公司應(yīng)用復(fù)合材料在主承力結(jié)構(gòu)中已經(jīng)有30多年的經(jīng)驗(yàn)了,技術(shù)也變得相當(dāng)成熟。隨著共固化、整體成型等技術(shù)的廣泛應(yīng)用,零件和緊固件數(shù)目大大降低,剩余的部位傳遞的載荷更大,然而,在飛機(jī)的一些特殊結(jié)構(gòu)以及因?yàn)槟承┰O(shè)計(jì)和維護(hù)的需要,而安排的一些接口,這些部位就需要有相應(yīng)的連接方式來(lái)解決,因此,復(fù)合

2、材料結(jié)構(gòu)的連接是不可避免,此時(shí)連接結(jié)構(gòu)就成為復(fù)合材料整體結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位。
  本課題就復(fù)合材料在飛機(jī)連接結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用,分別針對(duì)復(fù)合材料連接中的單個(gè)螺栓連接和膠接這兩種連接方式,采用三維漸近損傷理論,利用有限元分析軟件ANSYS,對(duì)以上兩種形式的連接建立了參數(shù)化模型,討論分析了兩種連接方式下幾何參數(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響;基于復(fù)合材料結(jié)構(gòu)理論、三維逐漸累積損傷理論和合適的剛度退化理論,針對(duì)復(fù)合材料常見(jiàn)的失效形式纖維斷裂、基體開(kāi)裂、基纖剪切

3、、分層等,編寫(xiě)了復(fù)合材料失效判斷程序,進(jìn)而對(duì)連接結(jié)構(gòu)的失效載荷進(jìn)行了預(yù)測(cè),并對(duì)比了文獻(xiàn)中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,驗(yàn)證了準(zhǔn)確性。具體內(nèi)容如下:
  1.建立復(fù)合材料單個(gè)螺栓連接的三維模型,采用編寫(xiě)的失效判斷程序、剛度退化程序、最終失效判據(jù)對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度預(yù)測(cè),將軟件的模擬分析結(jié)果與已有的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較,經(jīng)過(guò)分析驗(yàn)證了準(zhǔn)確性。
  2.在ANSYS中建立單個(gè)螺栓連接的參數(shù)化模型,針對(duì)螺栓連接的搭接形式、連接板厚度、鋪層順序、預(yù)緊力、端距、邊距

4、等參數(shù)對(duì)連接強(qiáng)度的影響進(jìn)行了分析討論,得到了相應(yīng)的結(jié)論。
  3.基于以上分析結(jié)果,對(duì)螺栓連接的累積損傷進(jìn)行了分析,提取了90°鋪層、0°鋪層、-45°鋪層、45°鋪層從初始失效到最終失效漸進(jìn)損傷的擴(kuò)展過(guò)程,并對(duì)不同外載荷下出現(xiàn)的失效形式進(jìn)行了詳細(xì)分析。
  4.建立復(fù)合材料膠接的參數(shù)化模型,首先對(duì)單搭膠接和雙搭膠接進(jìn)行了應(yīng)力分析,接著對(duì)搭接長(zhǎng)度、搭接板剛度對(duì)稱(chēng)與否和膠層厚度對(duì)膠層剪應(yīng)力的影響進(jìn)行了分析,最后討論了膠接搭接長(zhǎng)

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