复合材料胶接结构应力分析与渐进损伤过程的研究

发布时间：2020-12-13 22:21

　　复合材料有着比强度高、比刚度高、抗疲劳性能优异、高温性能好、热稳定性良好、可设计性强等优点,在飞机结构中应用广泛。胶接是飞机复合材料结构连接的主要方式,研究复合材料连接结构的强度和失效机理对飞机结构的安全保障至关重要。本文从航空航天领域的应用出发,研究了复合材料单搭胶接与双搭胶接结构的应力分布状态以及损伤的扩展过程。本文主要研究内容包括:（1）考虑了搭接长度、层压板单位宽度内所受的轴向拉力、胶接接头的等效拉伸模量以及等效惯性矩对载荷偏心系数的影响,采用考虑载荷偏心的弹性力学分析方法建立复合材料单搭胶接结构应力分析理论模型;将层压板以及胶层等效为线弹性材料,基于经典弹性理论建立了复合材料双搭胶接结构应力分析理论模型。（2）通过试验测量了层压板上下表面多处位置的应变,并根据测得的应变提出了基于经典弹性理论的应力计算方法和基于经典层压板理论的应力计算方法。将理论模型算得的胶层剪应力分布状态与应力计算方法算得的结果进行对比和验证。结果表明:理论模型算得的胶层剪应力分布曲线与应力计算方法算得的胶层剪应力分布曲线吻合度较高,验证了理论模型的有效性。胶层剪应力峰值出现在接头端部;在搭接长度相同的情况... 

【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
注释表
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 复合材料胶接概述
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 复合材料胶接结构应力分析
        1.3.2 复合材料胶接结构渐进损伤分析
    1.4 本文主要内容
第二章 复合材料胶接结构应力理论分析
    2.1 引言
    2.2 层压板弹性力学基础
        2.2.1 单层板应力-应变关系
        2.2.2 层压板应力-应变关系
    2.3 复合材料单搭胶接结构应力分析
        2.3.1 问题描述
        2.3.2 基本假设
        2.3.3 应力分析模型的建立
    2.4 复合材料双搭胶接结构应力分析
        2.4.1 问题描述
        2.4.2 基本假设
        2.4.3 应力分析模型的建立
    2.5 本章小结
第三章 复合材料胶接试验件的应变测量与应力计算
    3.1 引言
    3.2 试验件制作
        3.2.1 试验材料及设备
        3.2.2 试验件制作流程
    3.3 试验过程
    3.4 应力计算
        3.4.1 基于经典弹性理论的应力计算方法
        3.4.2 基于经典层压板理论的应力计算方法
    3.5 应力计算结果分析与比较
        3.5.1 复合材料单搭胶接结构胶层剪应力分布结果分析与比较
        3.5.2 复合材料双搭胶接结构胶层剪应力分布结果分析与比较
    3.6 本章小结
第四章 复合材料胶接结构拉伸试验与分析
    4.1 引言
    4.2 试验件制作
    4.3 试验过程
    4.4 复合材料胶接结构拉伸性能影响因素分析
        4.4.1 搭接长度的影响
        4.4.2 胶层厚度的影响
    4.5 复合材料胶接试件失效模式
    4.6 本章小结
第五章 复合材料胶接结构渐进损伤分析
    5.1 引言
    5.2 复合材料层压板渐进损伤模型
        5.2.1 本构方程
        5.2.2 失效准则
        5.2.3 材料退化模型
    5.3 基于内聚力模型的胶层损伤模型
        5.3.1 本构方程
        5.3.2 分层裂纹萌生准则
        5.3.3 分层扩展准则
    5.4 有限元分析
        5.4.1 分析对象
        5.4.2 有限元模型
        5.4.3 计算结果分析
            5.4.3.1 载荷-位移曲线
            5.4.3.2 复合材料单搭胶接结构胶层剥离应力分布结果分析与比较
            5.4.3.3 损伤过程分析
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 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


【参考文献】：
期刊论文
[1]复合材料双面贴补修理拉伸解析分析模型及试验验证[J]. 郭凯特,谢宗蕻,李想,王绥安.  复合材料学报. 2017(10)
[2]内聚力模型的形状对胶接结构断裂过程的影响[J]. 张军,贾宏.  力学学报. 2016(05)
[3]碳纤维复合材料接头力学性能试验与仿真分析[J]. 孙旋,童明波,陈智,高彬.  复合材料学报. 2016(11)
[4]复合材料在新一代大型民用飞机中的应用[J]. 马立敏,张嘉振,岳广全,刘建光,薛佳.  复合材料学报. 2015(02)
[5]复合材料层合板双面贴补结构渐进损伤分析[J]. 李振凯,余音,汪海.  上海交通大学学报. 2014(06)
[6]复合材料单搭接胶接接头试验研究与数值模拟[J]. 梁祖典,燕瑛,张涛涛,李剑峰,孟祥吉,廖宝华.  北京航空航天大学学报. 2014(12)
[7]搭接长度对复合材料单搭接胶接接头的影响[J]. 郭霞,关志东,刘遂,孔娇月,晏冬秀,乔柳平.  科技导报. 2013(07)
[8]复合材料双搭接接头拉伸强度研究[J]. 刘遂,关志东,郭霞,刘佳,邱太文,孙凯,陈萍.  航空材料学报. 2012(05)
[9]多钉连接钉载分配特性研究方法[J]. 刘向东,李亚智,舒怀,刘兴科.  复合材料学报. 2013(01)
[10]复合材料层合板阶梯形挖补胶接修理渐进损伤分析[J]. 朱书华,王跃全,童明波.  复合材料学报. 2012(06)

博士论文
[1]飞机复合材料结构修理设计渐进损伤分析[D]. 王跃全.南京航空航天大学 2010

硕士论文
[1]复合材料层合板胶接修理强度研究[D]. 彭新未.南京航空航天大学 2016



本文编号：2915275