復(fù)合材料螺栓連接接頭失效分析與強(qiáng)度預(yù)測(cè).pdf

1、復(fù)合材料連接設(shè)計(jì)是飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié),為降低試驗(yàn)費(fèi)用且保證結(jié)構(gòu)安全,建立能夠預(yù)測(cè)復(fù)合材料連接接頭失效發(fā)生及連接強(qiáng)度的數(shù)值模擬方法意義重大;為最大效能發(fā)揮復(fù)合材料優(yōu)勢(shì)性能而能將其大量用于飛機(jī)主承力部件,探索提高復(fù)合材料連接效率的方法措施對(duì)實(shí)際工程應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和參考價(jià)值。
　　 本文即針對(duì)上述兩方面開展研究工作,針對(duì)航空結(jié)構(gòu)中大量存在的螺栓連接接頭,基于累積損傷分析理論及有限元分析軟件ANSYS技術(shù)平臺(tái),利用參數(shù)化設(shè)計(jì)

2、語(yǔ)言APDL,首先建立了復(fù)合材料層合板單釘連接接頭的三維參數(shù)化累積損傷分析模型,模型綜合考慮了接觸非線性及螺栓預(yù)緊的連接實(shí)際情況,經(jīng)對(duì)文獻(xiàn)9組不同鋪層順序及幾何尺寸的單釘接頭試驗(yàn)件進(jìn)行失效分析及強(qiáng)度計(jì)算,所得結(jié)果均與試驗(yàn)結(jié)果吻合良好,驗(yàn)證了模型準(zhǔn)確性;利用構(gòu)建模型仿真得到的上述各接頭層合板各鋪層從損傷初始發(fā)生至接頭最終失效的損傷擴(kuò)展過程,詳細(xì)分析了各接頭層合板的損傷累積規(guī)律,并對(duì)比總結(jié)了層合板鋪層順序、接頭尺寸、鋪層數(shù)目對(duì)接頭強(qiáng)度的影響

3、。
　　 接著針對(duì)復(fù)合材料多釘連接釘載分配不均的問題,對(duì)多釘連接釘載分配情況進(jìn)行了計(jì)算分析,給出了利用ANSYS接觸分析功能進(jìn)行釘載比例計(jì)算的具體方法和步驟;對(duì)復(fù)合材料多釘斜削搭接結(jié)構(gòu)載荷分配情況進(jìn)行了研究,計(jì)算了兩釘和三釘斜削搭接形式的釘載分配情況,并與傳統(tǒng)等厚度搭接的載荷分配情況進(jìn)行了比較分析,結(jié)果表明兩種搭接類型接頭均是層合板遠(yuǎn)離加載端螺栓承載低而靠近加載端的螺栓承載高的釘載分配趨勢(shì),但用于計(jì)算的斜削搭接接頭釘載分配情況均

4、優(yōu)于對(duì)應(yīng)等厚度搭接接頭;在對(duì)比兩種連接類型接頭釘載分配的同時(shí),探討了螺栓直徑配置對(duì)釘載分配的影響,結(jié)果表明降低靠近加載端螺栓直徑有助于改善釘載比例,而無論是提高還是降低遠(yuǎn)離端螺栓直徑對(duì)釘載比例分配改善都無幫助,甚至還會(huì)起到相反作用。
　　 最后基于前面建立的復(fù)合材料單釘連接累積損傷模型,構(gòu)建了多釘連接累積損傷模型以用于預(yù)測(cè)多釘接頭強(qiáng)度,對(duì)斜削搭接及等厚度搭接形式下的等直徑兩釘及三釘連接接頭強(qiáng)度進(jìn)行了計(jì)算,對(duì)比分析了兩種搭接類型接