螺钉参数对C/SiC复合材料连接结构高温拉伸性能的影响研究
发布时间：2020-12-03 23:29
陶瓷基复合材料具有良好的高温力学性能和热物理性能,其与金属材料组成的螺栓连接结构是较为常见的一种连接结构,广泛应用于航空航天领域的高温热环境中。由于陶瓷基复合材料与金属的热膨胀系数差异会在材料间产生热失配,从而导致结构装配参数发生变化,影响结构的承载能力。除螺栓的装配参数外,螺钉的尺寸参数也是影响陶瓷基复合材料螺栓连接结构承载能力的重要因素,研究这些因素对陶瓷基复合材料-金属螺栓连接结构高温承载能力的影响对其在航空航天领域的设计与应用具有重要意义。首先,本文基于2D编织C/SiC陶瓷基复合材料的非线性本构模型,结合Tsai-Wu理论和材料刚度退化准则建立了C/SiC复合材料的渐进损伤分析方法,给出了损伤分析的流程。然后,采用有限元软件ABAQUS对陶瓷基复合材料-高温合金螺栓连接结构进行了有限元分析,研究了高温热失配对螺栓装配参数及结构高温拉伸性能的影响规律,结果分析表明:陶瓷基复合材料与高温合金高温热失配会导致初始预紧力大幅下降及复材板初始钉孔间隙值降低,当初始间隙较小时,高温载荷施加会使复合材料板钉孔间产生微量干涉。在间隙大于0.8%时,连接结构最终失效载荷先随温度的升高而增大,然...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Airbus350-XWB的材料使用情况图
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文 PANAVIA 公司研制的狂风战斗机使用的 M88 发动机上合材料制作的尾气调节片与喷嘴[8]。此外，在航天领域中对于材料也有所使用，如法国赫尔墨斯（HERMES）号航天飞机的位[9]；英国霍托儿（Hotol）航天飞机和德国桑格尔（Sange10]， 以 及 美 国 国 家 航 空 航 天 局 （ NationalAeronautics ration，NASA）研发的再入式飞行器验证机 X-37 和 X-38 的 X-37 的开缝副翼和方向升降舵、X-38 的雷达罩、机翼前缘iC 复合材料制成的[11]。除航空航天领域外，C/SiC 陶瓷基复系统、卫星反射镜、高温玻璃支架、夹具及模具材料方面均有
图 1-3 再入飞行器 X-38 的全 C/SiC 复合材料襟翼[14]航天飞行器上使用的 C/SiC 复合材料螺栓连接结构可按照组两类，一类是连接整体都是由 C/SiC 陶瓷基复合材料制成的 C/SiC 陶瓷基复合材料与其他材料（通常为金属）组成的。 复合材料螺栓连接结构承载能力的因素要比第一类更加复杂响螺栓连接结构承载能力的一般因素如复合材料的特性、连、连接结构的几何构型与连接参数（间距、边距）、螺栓的尺载荷类型外，当第二类 C/SiC 复合材料螺栓连接结构处于热同材料之间的热不匹配情况会使结构内部产生热应力与热应构内部的应力分布复杂程度，改变了结构的初始装配参数（配合精度等），从而影响螺栓连接结构的承载能力。所以，与尺寸参数对于 C/SiC 复合材料螺栓连接结构承载能力的影于优化连接结构设计形式、减缓热应力水平、提高连接强度虑到通过试验来完全确定这些影响因素对于连接结构承载能律的困难程度，无论是从 C/SiC 组件的制备方面，还是工况
【参考文献】：
期刊论文
[1]复合材料与高温合金螺栓连接的热适配技术[J]. 谭志勇,费庆国,吴宏伟,张宏宇,姜东. 东南大学学报(自然科学版). 2017(02)
[2]C/SiC复合材料轴套渐进损伤分析[J]. 王姣,王成华,杨阳,孙向春,水涌涛. 强度与环境. 2016(05)
[3]基于振动疲劳试验的复合材料螺栓连接预紧力松弛特性[J]. 张振,肖毅,刘彦清,苏众庆. 复合材料学报. 2016(01)
[4]钉头对复合材料单搭接结构破坏模式影响研究[J]. 刘建明,万小朋,王文智. 机械强度. 2014(05)
[5]干涉配合对复合材料机械连接结构承载能力的影响[J]. 张俊琪,刘龙权,陈昆昆,汪海. 上海交通大学学报. 2013(11)
[6]C/SiC陶瓷基复合材料螺栓连接件的振动响应特性及防松性能[J]. 郝秉磊,殷小玮,刘小瀛,张立同,成来飞,李权. 复合材料学报. 2014(03)
[7]2D-C/SiC复合材料开孔件拉伸强度有限元计算[J]. 郭洪宝,王波,甄文强,杨成鹏,矫桂琼. 复合材料学报. 2014(02)
[8]接头局部增强的复合材料层合板螺栓连接试验与数值模拟[J]. 章继峰,谢永刚,张璐. 复合材料学报. 2013(06)
[9]复合材料-钛合金多钉连接结构疲劳试验研究[J]. 魏冉,刘龙权,汪海. 机械科学与技术. 2012(12)
[10]二维编织C/SiC复合材料非线性损伤本构模型与应用[J]. 李俊,矫桂琼,王波,王刚. 复合材料学报. 2013(01)
博士论文
[1]复合材料层合板螺栓连接挤压性能表征分析及夹具研究[D]. 刘长喜.哈尔滨工业大学 2016
[2]复合材料机械连接失效分析及强度影响因素研究[D]. 赵美英.西北工业大学 2006
[3]层合板接头损伤失效与疲劳寿命研究[D]. 王丹勇.南京航空航天大学 2006
硕士论文
[1]C/SiC复合材料螺栓连接结构热力耦合及拉伸强度分析[D]. 阙权庆.哈尔滨工业大学 2018
[2]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
[3]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
[4]温度场中复合材料板与铝合金板钉接结构内应力研究[D]. 郭居上.哈尔滨工业大学 2013
[5]复合材料螺栓连接接头失效分析与强度预测[D]. 朱红红.郑州大学 2012
[6]复合材料机械连接强度分析及影响因素研究[D]. 顾亦磊.西北工业大学 2006
本文编号：2896640
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Airbus350-XWB的材料使用情况图
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文 PANAVIA 公司研制的狂风战斗机使用的 M88 发动机上合材料制作的尾气调节片与喷嘴[8]。此外，在航天领域中对于材料也有所使用，如法国赫尔墨斯（HERMES）号航天飞机的位[9]；英国霍托儿（Hotol）航天飞机和德国桑格尔（Sange10]， 以 及 美 国 国 家 航 空 航 天 局 （ NationalAeronautics ration，NASA）研发的再入式飞行器验证机 X-37 和 X-38 的 X-37 的开缝副翼和方向升降舵、X-38 的雷达罩、机翼前缘iC 复合材料制成的[11]。除航空航天领域外，C/SiC 陶瓷基复系统、卫星反射镜、高温玻璃支架、夹具及模具材料方面均有
图 1-3 再入飞行器 X-38 的全 C/SiC 复合材料襟翼[14]航天飞行器上使用的 C/SiC 复合材料螺栓连接结构可按照组两类，一类是连接整体都是由 C/SiC 陶瓷基复合材料制成的 C/SiC 陶瓷基复合材料与其他材料（通常为金属）组成的。 复合材料螺栓连接结构承载能力的因素要比第一类更加复杂响螺栓连接结构承载能力的一般因素如复合材料的特性、连、连接结构的几何构型与连接参数（间距、边距）、螺栓的尺载荷类型外，当第二类 C/SiC 复合材料螺栓连接结构处于热同材料之间的热不匹配情况会使结构内部产生热应力与热应构内部的应力分布复杂程度，改变了结构的初始装配参数（配合精度等），从而影响螺栓连接结构的承载能力。所以，与尺寸参数对于 C/SiC 复合材料螺栓连接结构承载能力的影于优化连接结构设计形式、减缓热应力水平、提高连接强度虑到通过试验来完全确定这些影响因素对于连接结构承载能律的困难程度，无论是从 C/SiC 组件的制备方面，还是工况
【参考文献】：
期刊论文
[1]复合材料与高温合金螺栓连接的热适配技术[J]. 谭志勇,费庆国,吴宏伟,张宏宇,姜东. 东南大学学报(自然科学版). 2017(02)
[2]C/SiC复合材料轴套渐进损伤分析[J]. 王姣,王成华,杨阳,孙向春,水涌涛. 强度与环境. 2016(05)
[3]基于振动疲劳试验的复合材料螺栓连接预紧力松弛特性[J]. 张振,肖毅,刘彦清,苏众庆. 复合材料学报. 2016(01)
[4]钉头对复合材料单搭接结构破坏模式影响研究[J]. 刘建明,万小朋,王文智. 机械强度. 2014(05)
[5]干涉配合对复合材料机械连接结构承载能力的影响[J]. 张俊琪,刘龙权,陈昆昆,汪海. 上海交通大学学报. 2013(11)
[6]C/SiC陶瓷基复合材料螺栓连接件的振动响应特性及防松性能[J]. 郝秉磊,殷小玮,刘小瀛,张立同,成来飞,李权. 复合材料学报. 2014(03)
[7]2D-C/SiC复合材料开孔件拉伸强度有限元计算[J]. 郭洪宝,王波,甄文强,杨成鹏,矫桂琼. 复合材料学报. 2014(02)
[8]接头局部增强的复合材料层合板螺栓连接试验与数值模拟[J]. 章继峰,谢永刚,张璐. 复合材料学报. 2013(06)
[9]复合材料-钛合金多钉连接结构疲劳试验研究[J]. 魏冉,刘龙权,汪海. 机械科学与技术. 2012(12)
[10]二维编织C/SiC复合材料非线性损伤本构模型与应用[J]. 李俊,矫桂琼,王波,王刚. 复合材料学报. 2013(01)
博士论文
[1]复合材料层合板螺栓连接挤压性能表征分析及夹具研究[D]. 刘长喜.哈尔滨工业大学 2016
[2]复合材料机械连接失效分析及强度影响因素研究[D]. 赵美英.西北工业大学 2006
[3]层合板接头损伤失效与疲劳寿命研究[D]. 王丹勇.南京航空航天大学 2006
硕士论文
[1]C/SiC复合材料螺栓连接结构热力耦合及拉伸强度分析[D]. 阙权庆.哈尔滨工业大学 2018
[2]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
[3]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
[4]温度场中复合材料板与铝合金板钉接结构内应力研究[D]. 郭居上.哈尔滨工业大学 2013
[5]复合材料螺栓连接接头失效分析与强度预测[D]. 朱红红.郑州大学 2012
[6]复合材料机械连接强度分析及影响因素研究[D]. 顾亦磊.西北工业大学 2006
本文编号：2896640
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