复合材料构件螺栓连接二次损伤建模与分析
发布时间：2021-07-05 12:41
碳纤维复合材料具有轻质高强、可设计性强等众多优良特性,越来越广泛的应用于飞机的主承力构件中。然而,考虑成型工艺的限制以及设计、工艺、运输、维修等方面的需求,仍然需要大量的螺栓连接为主的连接装配。复合材料构件成型和加工过程中常由于诸多不确定因素而发生分层损伤,在连接过程由于装配应力的作用,诱发二次损伤。装配应力和二次损伤可导致飞机在服役期间无征兆破损,严重影响复合材料承力构件的使役性能可靠性,甚至造成灾难。针对上述问题,本文结合国家973计划课题相关研究内容,开展了连接孔加工质量、构件成型质量影响复合材料构件螺栓连接的装配应力分布的数值分析,从试验测试和数值模拟两方面探究了垂直误差、装配间隙、预埋分层参数等对复合材料构件螺栓连接承载性能和分层扩展的影响规律,以期为大型航空碳纤维复合材料构件连接结构性能评价和损伤预测提供理论参考。本文主要研究工作和取得的成果如下:（1）将渐进损伤分析与内聚力理论模型结合,采用Olmedo改进的Chang-Lessard失效准则和连续损伤退化准则,建立含预埋分层碳纤维复合材料层合板压缩载荷数值模型并试验验证,仿真分析与试验结果呈现了良好的一致性,验证了该模型...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状及发展动态分析
1.2.1 复合材料螺栓连接研究概况
1.2.2 复合材料分层损伤研究概况
1.3 本文主要研究内容
2 虑及二次损伤的复合材料损伤力学建模
2.1 引言
2.2 复合材料渐进损伤分析理论
2.3 内聚力理论模型
2.4 有限元分析模型与试验验证
2.4.1 含预埋分层碳纤维复合材料层合板压缩试验测试
2.4.2 含预埋分层碳纤维复合材料层合板压缩数值模型
2.4.3 结果分析
2.5 本章小结
3 连接孔加工质量影响二次损伤扩展行为的分析
3.1 引言
3.2 连接孔加工质量影响装配应力的分析
3.3 含预埋分层碳纤维复合材料双钉单剪连接结构拉伸性能试验测试
3.3.1 试验样件的制备
3.3.2 复合材料双钉单剪螺栓连接拉伸试验
3.3.3 试验结果及分析
3.4 含预埋分层碳纤维复合材料双钉单剪连接结构拉伸性能数值模拟
3.4.1 有限元模型
3.4.2 参数设置
3.4.3 网格无关化论证
3.4.4 数值模型验证
3.4.5 数值结果与分析
3.5 本章小结
4 构件成型质量影响二次损伤扩展行为的分析
4.1 引言
4.2 装配间隙影响装配应力的分析
4.3 含预埋分层碳纤维复合材料带间隙连接结构强迫装配数值模拟
4.3.1 有限元模型
4.3.2 参数设置
4.3.3 数值模型验证
4.3.4 数值结果与分析
4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]航空复合材料层压板钻孔分层缺陷相控阵检测参数优化[J]. 温姣玲,卢超,何方成,林俊明. 玻璃钢/复合材料. 2017(02)
[2]先进复合材料在飞机结构中的应用[J]. 孙振起,吴安如. 材料导报. 2015(11)
[3]高强度碳纤维增强复合材料层合板的钻削制孔过程及其缺陷形成分析[J]. 陈明,邱坤贤,秦声,王呈栋,蔡晓江. 南京航空航天大学学报. 2014(05)
[4]复合材料在飞机结构上的广泛应用[J]. 李映红,赵智姝,韩勐. 装备制造技术. 2011(04)
[5]工业CT技术检测喷管扩散段绝热层坯料的缺陷[J]. 李金鹿,王从科,柴娟,赵付宝,于波,张霞. 工程塑料应用. 2011(01)
[6]飞机复合材料结构装配连接技术[J]. 常仕军,肖红,侯兆珂,董楹. 航空制造技术. 2010(06)
[7]碳纤维复合材料高质量制孔工艺[J]. 魏威,韦红金. 南京航空航天大学学报. 2009(S1)
[8]面向现代飞机装配的长寿命机械连接技术[J]. 韦红余,陈文亮,蒋红宇,孙小峰. 航空制造技术. 2009(17)
[9]热压罐成型复合材料复杂结构对制造缺陷的影响规律[J]. 王雪明,谢富原,李敏,戴棣,王菲,张佐光. 航空学报. 2009(04)
[10]直升机复合材料结构装配工艺研究[J]. 李子峰,唐义号,吴剑峰. 纤维复合材料. 2008(02)
博士论文
[1]碳纤维复合材料连接结构的失效强度及主要影响因素分析[D]. 唐玉玲.哈尔滨工业大学 2015
[2]含分层缺陷复合材料层合板分层扩展行为与数值模拟研究[D]. 张璐.哈尔滨工业大学 2012
硕士论文
[1]连接孔垂直度误差对复合材料连接性能的影响[D]. 王建.大连理工大学 2016
[2]基于动态编码点的大型航空构件三维型面测量研究[D]. 李晓东.大连理工大学 2016
[3]复合材料厚板螺栓连接挤压强度研究[D]. 朱智毅.南京航空航天大学 2014
[4]复合材料层合板分层损伤数值模拟[D]. 韩学群.武汉理工大学 2010
本文编号：3266092
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状及发展动态分析
1.2.1 复合材料螺栓连接研究概况
1.2.2 复合材料分层损伤研究概况
1.3 本文主要研究内容
2 虑及二次损伤的复合材料损伤力学建模
2.1 引言
2.2 复合材料渐进损伤分析理论
2.3 内聚力理论模型
2.4 有限元分析模型与试验验证
2.4.1 含预埋分层碳纤维复合材料层合板压缩试验测试
2.4.2 含预埋分层碳纤维复合材料层合板压缩数值模型
2.4.3 结果分析
2.5 本章小结
3 连接孔加工质量影响二次损伤扩展行为的分析
3.1 引言
3.2 连接孔加工质量影响装配应力的分析
3.3 含预埋分层碳纤维复合材料双钉单剪连接结构拉伸性能试验测试
3.3.1 试验样件的制备
3.3.2 复合材料双钉单剪螺栓连接拉伸试验
3.3.3 试验结果及分析
3.4 含预埋分层碳纤维复合材料双钉单剪连接结构拉伸性能数值模拟
3.4.1 有限元模型
3.4.2 参数设置
3.4.3 网格无关化论证
3.4.4 数值模型验证
3.4.5 数值结果与分析
3.5 本章小结
4 构件成型质量影响二次损伤扩展行为的分析
4.1 引言
4.2 装配间隙影响装配应力的分析
4.3 含预埋分层碳纤维复合材料带间隙连接结构强迫装配数值模拟
4.3.1 有限元模型
4.3.2 参数设置
4.3.3 数值模型验证
4.3.4 数值结果与分析
4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]航空复合材料层压板钻孔分层缺陷相控阵检测参数优化[J]. 温姣玲,卢超,何方成,林俊明. 玻璃钢/复合材料. 2017(02)
[2]先进复合材料在飞机结构中的应用[J]. 孙振起,吴安如. 材料导报. 2015(11)
[3]高强度碳纤维增强复合材料层合板的钻削制孔过程及其缺陷形成分析[J]. 陈明,邱坤贤,秦声,王呈栋,蔡晓江. 南京航空航天大学学报. 2014(05)
[4]复合材料在飞机结构上的广泛应用[J]. 李映红,赵智姝,韩勐. 装备制造技术. 2011(04)
[5]工业CT技术检测喷管扩散段绝热层坯料的缺陷[J]. 李金鹿,王从科,柴娟,赵付宝,于波,张霞. 工程塑料应用. 2011(01)
[6]飞机复合材料结构装配连接技术[J]. 常仕军,肖红,侯兆珂,董楹. 航空制造技术. 2010(06)
[7]碳纤维复合材料高质量制孔工艺[J]. 魏威,韦红金. 南京航空航天大学学报. 2009(S1)
[8]面向现代飞机装配的长寿命机械连接技术[J]. 韦红余,陈文亮,蒋红宇,孙小峰. 航空制造技术. 2009(17)
[9]热压罐成型复合材料复杂结构对制造缺陷的影响规律[J]. 王雪明,谢富原,李敏,戴棣,王菲,张佐光. 航空学报. 2009(04)
[10]直升机复合材料结构装配工艺研究[J]. 李子峰,唐义号,吴剑峰. 纤维复合材料. 2008(02)
博士论文
[1]碳纤维复合材料连接结构的失效强度及主要影响因素分析[D]. 唐玉玲.哈尔滨工业大学 2015
[2]含分层缺陷复合材料层合板分层扩展行为与数值模拟研究[D]. 张璐.哈尔滨工业大学 2012
硕士论文
[1]连接孔垂直度误差对复合材料连接性能的影响[D]. 王建.大连理工大学 2016
[2]基于动态编码点的大型航空构件三维型面测量研究[D]. 李晓东.大连理工大学 2016
[3]复合材料厚板螺栓连接挤压强度研究[D]. 朱智毅.南京航空航天大学 2014
[4]复合材料层合板分层损伤数值模拟[D]. 韩学群.武汉理工大学 2010
本文编号：3266092
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