复合材料与金属混合的热防护波纹夹芯结构设计
发布时间：2021-01-23 20:56
复合材料具有轻质高强的优点,近年来耐高温度的树脂基复合材料得到长足发展,不断在较高温度方面彰显出可替代高温金属的优势。本文讨论研究碳纤维增强聚酰亚胺复合材料在热防护系统结构中的应用。主要围绕复合材料的传热分析,高温环境下的层合板粘接问题和高温环境下的层合板螺栓连接问题进行讨论。第一部分主要研究聚酰亚胺基体复合材料作热防护系统底面板的传热分析,验证改进设计方案的可行性。研究分析增加隔热垫片与隔热圈的改进方案,进一步降低底面板的最高温度,增加层合板作为热防护系统底面板的可行性。第二部分主要研究高温环境下层合板单搭胶接接头的应力分析和粘接失效分析。使用耐高温热塑性聚酰亚胺基粘结剂胶接层合板与金属板。运用粘聚区模型模拟胶层的力学行为。分析不同温度下的单搭接拉伸剪切性能,研究温度对胶层剪切强度的影响。第三部分主要对高温环境下的层合板单钉连接强度和渐进损伤分析。介绍层合板螺栓接头常见的失效模式和复合材料螺栓连接渐进失效分析方法。研究高温环境下复合材料损伤机理,结合温度变化对材料属性影响的预测方法。利用ABAQUS软件建立三维模型和建立Hashin三维失效准则,编写USDFLD子程序实现材料的刚度折...
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
热防护面板及与机身连接结构示意图
已能够作为热防护系统内部的底面板结构，替代密度一系列物理变化与化学变化，物理变化主要有受热软氧化、降解、交联及热分解等。复合材料作为热防护结构的底面板的可行性，确保层靠性，是本文探讨的主要内容。围绕耐高温树脂基复材料层合板传热分析和层合板粘接失效分析与层合纹板整体热防护结构的应用。护系统发展现状 2007 年提出一体化波纹夹芯板热防护设计方案，见高的面内和面外刚度，能承受较高的气动载荷和惯性热纤维材料起到隔热作用。采用响应曲面优化设计方结构尺寸优化设计，给出了一种隔热与承载功能的一结构内部传导热量的能力较强，即是波腹板的热短路
有较高的面内和面外刚度，能承受较高的气动载荷和惯性载荷充隔热纤维材料起到隔热作用。采用响应曲面优化设计方法针行了结构尺寸优化设计，给出了一种隔热与承载功能的一体化板向结构内部传导热量的能力较强，即是波腹板的热短路效应。图 1.2 波纹板夹芯结构i 等[4]针对波纹夹芯热短路效应过高的缺点，提出了桁架加筋设计方案，见图 1.3 所示。该方案采用可剪裁的加筋条结构取应而且结构重量大为减轻，在与腹板相垂直的两个方向上均设向抗剪切的能力。
【参考文献】：
期刊论文
[1]莫斯科大学研究用聚合物替代航空合金材料获得突破[J]. 新型. 化工新型材料. 2017(05)
[2]复合材料与金属结构连接热应力有限元分析[J]. 魏洪,郑茂亮,范瑞娟. 航空科学技术. 2015(09)
[3]高温环境下T300/BMP350拉伸力学行为研究[J]. 周平,贾普荣,潘文革. 实验力学. 2014(05)
[4]高温下开孔复合材料层合板压缩试验及有限元分析[J]. 欧阳林辉,霍世慧,汪帮耀. 航空制造技术. 2013(08)
[5]轻质夹层多功能结构一体化设计[J]. 吴林志,熊健,马力,王兵,泮世东,刘海涛. 力学与实践. 2012(04)
[6]复合材料点阵夹芯结构的换热特性[J]. 孙雨果,高亮. 复合材料学报. 2011(04)
[7]不同胶层厚度单搭接接头剪切试验与强度预测[J]. 李龙,胡平,刘立忠. 农业机械学报. 2010(12)
[8]复合材料点阵夹芯结构的耦合换热及热应力分析[J]. 吴林志,殷莎,马力. 功能材料. 2010(06)
[9]BMP系列热固性聚酰亚胺树脂基复合材料的应用进展[J]. 刘强,王晓亮,蒋蔚,周洪飞. 航空制造技术. 2009(S1)
[10]聚酰亚胺胶粘剂的现状与研究进展[J]. 王劲,刘涛,冯树东. 化工新型材料. 2006(12)
博士论文
[1]梯度非均匀复合材料热力学响应及断裂特性的有限元研究[D]. 陈康.南京航空航天大学 2014
硕士论文
[1]考虑温度的复合材料层合板的强度分析及试验研究[D]. 吕文礼.南京航空航天大学 2016
[2]金属/复合材料机械连接热接触效应研究[D]. 金峻峰.武汉理工大学 2015
[3]温度环境下复合材料层合结构疲劳寿命预测方法研究[D]. 雷驰.南京航空航天大学 2015
[4]高温环境下复合材料结构冲击损伤剩余强度预测研究[D]. 翁晶萌.南京航空航天大学 2014
[5]一体化热防护系统设计与综合效能评估方法研究[D]. 杨强.哈尔滨工业大学 2013
[6]湿热条件下复合材料螺栓连接接头强度与疲劳研究[D]. 王新新.南京航空航天大学 2012
[7]高温合金及钛合金与模具材料接触换热试验研究[D]. 张兴致.大连理工大学 2009
[8]机织层压类柔性复合材料界面粘接性能的研究[D]. 兰竹.东华大学 2009
[9]湿热环境下含分层损伤复合材料格栅加筋结构的稳定性和逐步破坏行为[D]. 陈博.大连理工大学 2008
本文编号：2995912
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
热防护面板及与机身连接结构示意图
已能够作为热防护系统内部的底面板结构，替代密度一系列物理变化与化学变化，物理变化主要有受热软氧化、降解、交联及热分解等。复合材料作为热防护结构的底面板的可行性，确保层靠性，是本文探讨的主要内容。围绕耐高温树脂基复材料层合板传热分析和层合板粘接失效分析与层合纹板整体热防护结构的应用。护系统发展现状 2007 年提出一体化波纹夹芯板热防护设计方案，见高的面内和面外刚度，能承受较高的气动载荷和惯性热纤维材料起到隔热作用。采用响应曲面优化设计方结构尺寸优化设计，给出了一种隔热与承载功能的一结构内部传导热量的能力较强，即是波腹板的热短路
有较高的面内和面外刚度，能承受较高的气动载荷和惯性载荷充隔热纤维材料起到隔热作用。采用响应曲面优化设计方法针行了结构尺寸优化设计，给出了一种隔热与承载功能的一体化板向结构内部传导热量的能力较强，即是波腹板的热短路效应。图 1.2 波纹板夹芯结构i 等[4]针对波纹夹芯热短路效应过高的缺点，提出了桁架加筋设计方案，见图 1.3 所示。该方案采用可剪裁的加筋条结构取应而且结构重量大为减轻，在与腹板相垂直的两个方向上均设向抗剪切的能力。
【参考文献】：
期刊论文
[1]莫斯科大学研究用聚合物替代航空合金材料获得突破[J]. 新型. 化工新型材料. 2017(05)
[2]复合材料与金属结构连接热应力有限元分析[J]. 魏洪,郑茂亮,范瑞娟. 航空科学技术. 2015(09)
[3]高温环境下T300/BMP350拉伸力学行为研究[J]. 周平,贾普荣,潘文革. 实验力学. 2014(05)
[4]高温下开孔复合材料层合板压缩试验及有限元分析[J]. 欧阳林辉,霍世慧,汪帮耀. 航空制造技术. 2013(08)
[5]轻质夹层多功能结构一体化设计[J]. 吴林志,熊健,马力,王兵,泮世东,刘海涛. 力学与实践. 2012(04)
[6]复合材料点阵夹芯结构的换热特性[J]. 孙雨果,高亮. 复合材料学报. 2011(04)
[7]不同胶层厚度单搭接接头剪切试验与强度预测[J]. 李龙,胡平,刘立忠. 农业机械学报. 2010(12)
[8]复合材料点阵夹芯结构的耦合换热及热应力分析[J]. 吴林志,殷莎,马力. 功能材料. 2010(06)
[9]BMP系列热固性聚酰亚胺树脂基复合材料的应用进展[J]. 刘强,王晓亮,蒋蔚,周洪飞. 航空制造技术. 2009(S1)
[10]聚酰亚胺胶粘剂的现状与研究进展[J]. 王劲,刘涛,冯树东. 化工新型材料. 2006(12)
博士论文
[1]梯度非均匀复合材料热力学响应及断裂特性的有限元研究[D]. 陈康.南京航空航天大学 2014
硕士论文
[1]考虑温度的复合材料层合板的强度分析及试验研究[D]. 吕文礼.南京航空航天大学 2016
[2]金属/复合材料机械连接热接触效应研究[D]. 金峻峰.武汉理工大学 2015
[3]温度环境下复合材料层合结构疲劳寿命预测方法研究[D]. 雷驰.南京航空航天大学 2015
[4]高温环境下复合材料结构冲击损伤剩余强度预测研究[D]. 翁晶萌.南京航空航天大学 2014
[5]一体化热防护系统设计与综合效能评估方法研究[D]. 杨强.哈尔滨工业大学 2013
[6]湿热条件下复合材料螺栓连接接头强度与疲劳研究[D]. 王新新.南京航空航天大学 2012
[7]高温合金及钛合金与模具材料接触换热试验研究[D]. 张兴致.大连理工大学 2009
[8]机织层压类柔性复合材料界面粘接性能的研究[D]. 兰竹.东华大学 2009
[9]湿热环境下含分层损伤复合材料格栅加筋结构的稳定性和逐步破坏行为[D]. 陈博.大连理工大学 2008
本文编号：2995912
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