复合材料缠绕接头力学性能研究

发布时间：2023-05-18 00:32

　　耳片接头是连接结构中的重要部件,在航空工业领域得到了广泛应用。由于航空金属接头普遍存在质量大、制造成本高等缺点,近年来,复合材料接头成为研究热点。本文深入研究了复合材料缠绕接头的拉伸力学性能。首先,对复合材料缠绕接头结构及受力情况进行分析,引入渐进损伤分析方法及Cohesive界面理论作为缠绕接头分析的理论基础,使用FORTRAN语言编写UMAT子程序建立了复合材料的本构关系。其次,进行复合材料基本力学试验,进而得到单层板材料力学性能参数。通过文献调研,得到胶层的黏性行为参数。以所得材料参数作为仿真依据建立复合材料缠绕接头承受轴向拉伸载荷的有限元模型,计算得到仿真结果。接着,归纳有限元仿真结果,对复合材料缠绕接头损伤破坏过程进行详细分析。进一步地,基于弹性力学进行链环承载能力解析解推导。通过理论解与仿真结果的对比,验证了有限元模型的有效性和分析方法的合理性。最后,针对缠绕接头的损伤破坏情况进行结构改型,对不同结构的缠绕接头进行仿真分析,探索链环、中间件对缠绕接头承载能力的影响,综合比较各种结构复合材料缠绕接头的优点及缺点,为复合材料接头的设计与优化提供一定的研究基础。

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
注释表
缩略词
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 连接接头研究现状
    1.3 复合材料接头研究现状
    1.4 当前研究存在的问题
    1.5 本文主要研究内容
第二章 复合材料缠绕接头结构分析及理论基础
    2.1 引言
    2.2 复合材料缠绕接头结构分析
    2.3 渐进损伤分析方法
        2.3.1 材料失效准则的选取
        2.3.2 材料刚度退化模型的选取
        2.3.3 UMAT子程序
    2.4 Cohesive界面理论
        2.4.1 Cohesive单元介绍
        2.4.2 Cohesive单元初始失效判据
        2.4.3 Cohesive单元损伤演化准则
    2.5 本章小结
第三章 复合材料缠绕接头拉伸强度分析
    3.1 引言
    3.2 复合材料基本力学性能试验
        3.2.1 平板拉伸试验
        3.2.2 平板压缩试验
        3.2.3 平面纵横剪切试验
        3.2.4 黏性行为参数确定
    3.3 有限元模型的建立
        3.3.1 复合材料缠绕接头结构尺寸
        3.3.2 复合材料缠绕接头有限元建模
    3.4 有限元仿真结果与分析
        3.4.1 复合材料缠绕接头载荷位移曲线
        3.4.2 渐进损伤过程分析
        3.4.3 应力分析
    3.5 复合材料缠绕接头拉伸承载解析计算
    3.6 本章小结
第四章 复合材料缠绕接头的改进设计及承载能力研究
    4.1 引言
    4.2 混杂链环研究
        4.2.1 混杂链环几何模型参数
        4.2.2 承载能力分析
        4.2.3 应力应变分析
        4.2.4 小结
    4.3 均质链环内外径研究
        4.3.1 均质链环内外径参数
        4.3.2 承载能力分析
        4.3.3 应力应变分析
        4.3.4 小结
    4.4 中间件开槽研究
        4.4.1 中间件开槽参数
        4.4.2 中间件开槽深度分析
        4.4.3 中间件开槽数量分析
        4.4.4 中间件开槽位置分析
        4.4.5 小结
    4.5 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文



本文编号：3818318