复合材料多钉连接接头拉伸性能影响因素研究

发布时间：2024-05-31 03:03

　　碳纤维复合材料作为21世纪新型战略型材料,在各个领域的应用越来越广泛,其在汽车结构设计中也逐渐向着承力构件发展。由于复合材料具有各向异性,因此在加工连接孔的过程中容易出现机械误差,包括垂直度误差和其他几何形状误差。制孔会造成纤维断裂,使孔周围形成应力集中,降低整个结构强度、刚度及疲劳寿命。因此有必要研究制孔过程中出现的机械误差,如垂直度误差、配合方式等参数对复合材料连接结构拉伸性能的影响,为碳纤维复合材料的加工过程提供参考依据。本文主要开展了垂直度误差及配合方式等参数对碳纤维复合材料多钉单剪连接结构拉伸性能的影响的研究,主要工作和成果如下:(1)首先介绍复合材料机械连接形式及渐进损伤方法,采用改进的Hashin失效准则和刚度折减方案建立有限元模型。在ABAQUS中引入UMAT子程序对复合材料损伤的起始、演化过程及最终破坏形式进行分析,验证了渐进损伤方法的正确性,同时对影响复合材料螺栓连接结构拉伸性能的参数进行分析。(2)开展了复合材料多钉单剪连接结构拉伸实验,研究在拉伸载荷作用下力-位移曲线的变化以及结构的破坏形貌。在拉伸实验中分别考虑无垂直度误差和存在垂直度误差模式对拉伸性能的影响,...

【文章页数】：69 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 碳纤维复合材料机械连接国内外研究现状
    1.3 本文的研究内容
2 复合材料建模方法及损伤模型验证
    2.1 引言
    2.2 复合材料连接形式及失效模式
        2.2.1 机械连接形式
        2.2.2 典型失效模式
        2.2.3 机械连接分析的主要内容
    2.3 复合材料渐进损伤理论
        2.3.1 渐进损伤概念
        2.3.2 应力分析模型
        2.3.3 失效准则
        2.3.4 材料退化模型
        2.3.5 最终失效评价方法
        2.3.6 用户子程序UMAT
    2.4 渐进损伤验证分析
        2.4.1 数值模型
        2.4.2 网格无关化讨论
        2.4.3 数值仿真结果讨论
        2.4.4 损伤分析
    2.5 影响要素分析及参数确定
        2.5.1 垂直度误差
        2.5.2 配合方式
        2.5.3 螺栓预紧力
        2.5.4 钉载分配分析
    2.6 本章小结
3 碳纤维复合材料多钉单剪连接拉伸实验
    3.1 引言
    3.2 碳纤维复合材料多钉单剪连接拉伸实验
    3.3 复合材料多钉单剪结构拉伸试验结果分析
        3.3.1 试验力-位移曲线分析
        3.3.3 损伤和破坏分析
        3.3.4 模型的正确性
    3.4 本章小结
4 复合材料多钉单剪连接结构参数分析
    4.1 引言
    4.2 垂直度误差对多钉单剪连接结构拉伸性能的影响
        4.2.1 单钉存在垂直度误差情况
        4.2.2 双钉存在垂直度误差情况
        4.2.3 三钉存在垂直度误差情况
    4.3 配合方式对结构拉伸性能的影响
        4.3.1 间隙配合对结构刚度的影响
        4.3.2 过盈配合对结构刚度的影响
        4.3.3 配合方式对结构刚度的影响机制
    4.4 螺栓预紧力对结构拉伸性能的影响
    4.5 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢



本文编号：3985051