复合材料薄壁管的连接设计与分析

发布时间：2017-10-01 03:19

  本文关键词：复合材料薄壁管的连接设计与分析

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【摘要】：碳纤维增强复合材料具有比强度高、比刚度大、可设计性强等一系列优点,已被广泛应用于航天、航空、交通等领域。虽然复合材料具有较好的一体化成型和整体性,然而由于复合材料在结构设计、制备、制造成本和检修维护等方面的限制,在使用过程中,复合材料的连接仍然是不可避免的。复合材料薄壁管作为一种极具广泛应用潜力的复合材料结构,对复合材料薄壁管的连接展开研究与分析具有重要的意义。本文首先在复合材料连接和薄壁管道连接研究现状的基础上,根据复合材料薄壁管的特性,对复合材料薄壁管的连接方式进行设计,并结合接头的制造工艺、拆卸安装要求等其他因素,对各种连接方式的优缺点进行分析和对比。分析了带法兰盘薄壁圆管刚度降低规律,制备了卡箍和法兰接头样件,并进行了拆装试验和三点弯曲试验,对比分析了两种不同接头的拆装效率和连接效率。其次,在考虑连接结构各个接触面接触和摩擦的情况下对法兰连接结构和卡箍连接结构的传力特性进行模拟和分析,分析了不同连接方式对连接结构轴向拉压刚度和抗弯刚度的影响。此外,对预紧力等参数对法兰连接结构和卡箍连接结构连接刚度的影响进行了研究和分析,并对复合材料薄壁管连接接头的外形进行设计和分析。最后,基于Abaqus开发了渐进损伤子程序对复合材料薄壁管连接结构的失效特性进行了研究和分析。本文对复合材料薄壁管连接接头进行了研究,为复合材料薄壁管连接接头的设计、研究及其应用提供了参考,对推进复合材料薄壁管的进一步发展和应用具有重要的意义。
【关键词】：复合材料 薄壁管 连接 设计与分析
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB33
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-23
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-22
• 1.2.1 复合材料连接研究现状10-16
• 1.2.2 薄壁管连接研究现状16-19
• 1.2.3 复合材料薄壁管连接研究现状19-22
• 1.3 本文主要研究内容22-23
• 第2章 复合材料薄壁管连接方式的设计与分析23-34
• 2.1 引言23
• 2.2 复合材料薄壁管连接方式的设计与分析23-26
• 2.3 带法兰盘圆管刚度降低规律26-30
• 2.4 法兰连接和卡箍连接可行性研究30-33
• 2.4.1 连接结构装卸效率试验31
• 2.4.2 连接结构三点弯曲试验31-33
• 2.5 本章小结33-34
• 第3章 复合材料薄壁管连接结构静力学分析34-54
• 3.1 引言34
• 3.2 连接结构传力特性分析34-40
• 3.3 法兰连接结构弯矩载荷作用下受力分析40-42
• 3.4 卡箍连接结构弯矩载荷作用下受力分析42-43
• 3.5 连接结构各参数对连接刚度的影响43-51
• 3.5.1 各个参数对卡箍连接结构拉压刚度影响44-48
• 3.5.2 各个参数对法兰连接结构拉压刚度影响48-51
• 3.6 复合材料薄壁管连接接头外形设计与分析51-53
• 3.7 本章小结53-54
• 第4章 复合材料薄壁管连接结构渐进失效研究54-70
• 4.1 引言54
• 4.2 复合材料强度准则54-58
• 4.2.1 复合材料单层板强度准则54-57
• 4.2.2 复合材料层合板强度理论57-58
• 4.3 材料性能退化方法58-61
• 4.3.1 材料性能突然退化准则58-59
• 4.3.2 材料性能逐步退化准则59-61
• 4.4 渐进失效分析61-62
• 4.5 USDFLD和UMAT子程序算例验证62-65
• 4.6 复合材料薄壁管连接结构渐进失效研究65-69
• 4.7 本章小结69-70
• 结论70-71
• 参考文献71-77
• 致谢77

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本文编号：952025