C/SiC复合材料螺栓连接结构热力耦合及拉伸强度分析
发布时间：2021-04-19 03:06
陶瓷基复合材料由于其耐高温、耐磨、抗高温蠕变、导热系数和热膨胀系数较低等特点,逐渐在飞行器热结构上得到广泛的应用。在飞行器结构中,陶瓷基复合材料常常不可避免的与金属件组成连接结构。当这种类型的结构件被用于高温状态下时,由于陶瓷基复合材料与金属的热膨胀不匹配,会导致连接部位产生额外的热应力,并改变接头的连接参数,从而使结构提前发生破坏。因此,研究温度对陶瓷基复合材料-高温合金螺栓连接结构的影响,对其在航空航天领域的运用具有重要意义。首先,为了实现陶瓷基复合材料连接结构中的2D编织C/Si C复合材料的应力计算和破坏分析,本文使用宏观唯象本构模型描述2D编织C/Si C复合材料应力-应变曲线的非线性特征,结合Tsai-Wu强度理论作为陶瓷基复合材料的失效判据,将材料模型利用UMAT子程序嵌入到ABAQUS有限元模型中,对平板的加卸载过程与带孔板的拉伸过程进行有限元分析,并与文献中的试验结果作对比,验证了该UMAT子程序的有效性。其次,针对2D编织C/Si C陶瓷基复合材料与高温合金GH4169组成的螺栓连接结构,使用有限元软件ABAQUS建立了单钉单搭接螺栓连接结构的热分析模型。通过计算得...
【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】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
陶瓷基复合材料在Hermes航天飞机热防护系统中的应用[9]
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文瓷基复合材料逐渐被应用于航天、航空等领域，陶瓷基要发生结构件间的连接。在各种不同的连接方式中，机拆卸、维修以及对环境的影响不敏感等特点，是复合材域中重要的组装方法，德国 MT 航天公司为 X-38 再入飞合材料的襟翼[10]，如图 1-2 所示。该襟翼是由多个小的接组装而成的，并使用陶瓷轴承将飞行器的尾部与该襟翼接的优点是加工制造更为方便，并且受损的部件易于更多，装配的误差比较难以控制。
生在结构的连接部位[13]，因此复合材料的机械连接受到了广泛复合材料机械连接结构研究的主要方式有试验、理论研究及数随着近年来计算机性能的快速提升以及计算力学的发展，为了，优化复合材料螺栓连接结构的性能，有限元方法成为逐渐发展早在二十世纪就资助了 BOJCAS 计划用以研究复合材料连接结是通过有限元仿真的方式对航空领域中使用的复合材料螺栓连接分析和设计，在确保满足所需的使用寿命的前提下，尽量的减轻，并降低试验成本[14]。随后，欧美、美国宇航局(NASA)[15,16]也划用以连接件的研究。材料机械连接结构在单轴拉伸载荷作用下，通常具有四种破坏模)：劈裂破坏、拉伸破坏、剪切破坏和挤压破坏。其中前三种连接结构发生前三种破坏时，连接结构的承载能力将迅速降低，性的后果，而挤压破坏模式为延性破坏模式，在连接结构发生挤能保持一定的承载力。因此，在连接结构设计阶段，应当尽量使式发生挤压破坏。
【参考文献】：
期刊论文
[1]针刺陶瓷基复合材料损伤本构模型及构件应力分析[J]. 薛建刚,高希光,方光武,张盛,宋迎东,王芳. 航空动力学报. 2016(10)
[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]一种新型刚度退化模型及复合材料结构渐进损伤分析的通用方法实现[J]. 王成华,杨阳,康强,殷德政,水涌涛. 工程力学. 2016(04)
[4]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)
[5]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)
[6]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)
[7]正交铺设陶瓷基复合材料单轴拉伸行为[J]. 李龙彪,宋迎东,孙志刚. 复合材料学报. 2011(01)
[8]平纹编织C/SiC复合材料的失效判据[J]. 管国阳,矫桂琼,张增光,潘文革. 硅酸盐学报. 2005(09)
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]碳纤维复合材料连接结构的失效强度及主要影响因素分析[D]. 唐玉玲.哈尔滨工业大学 2015
硕士论文
[1]复合材料螺栓连接接头失效行为研究[D]. 黄学优.中北大学 2016
[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]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
[4]平纹编织C/SiC复合材料的力学性能[D]. 李香兰.南昌大学 2011
[5]二维编织C/SiC复合材料的力学性能研究[D]. 郭辉.西北工业大学 2003
本文编号：3146703
【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】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
陶瓷基复合材料在Hermes航天飞机热防护系统中的应用[9]
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文瓷基复合材料逐渐被应用于航天、航空等领域，陶瓷基要发生结构件间的连接。在各种不同的连接方式中，机拆卸、维修以及对环境的影响不敏感等特点，是复合材域中重要的组装方法，德国 MT 航天公司为 X-38 再入飞合材料的襟翼[10]，如图 1-2 所示。该襟翼是由多个小的接组装而成的，并使用陶瓷轴承将飞行器的尾部与该襟翼接的优点是加工制造更为方便，并且受损的部件易于更多，装配的误差比较难以控制。
生在结构的连接部位[13]，因此复合材料的机械连接受到了广泛复合材料机械连接结构研究的主要方式有试验、理论研究及数随着近年来计算机性能的快速提升以及计算力学的发展，为了，优化复合材料螺栓连接结构的性能，有限元方法成为逐渐发展早在二十世纪就资助了 BOJCAS 计划用以研究复合材料连接结是通过有限元仿真的方式对航空领域中使用的复合材料螺栓连接分析和设计，在确保满足所需的使用寿命的前提下，尽量的减轻，并降低试验成本[14]。随后，欧美、美国宇航局(NASA)[15,16]也划用以连接件的研究。材料机械连接结构在单轴拉伸载荷作用下，通常具有四种破坏模)：劈裂破坏、拉伸破坏、剪切破坏和挤压破坏。其中前三种连接结构发生前三种破坏时，连接结构的承载能力将迅速降低，性的后果，而挤压破坏模式为延性破坏模式，在连接结构发生挤能保持一定的承载力。因此，在连接结构设计阶段，应当尽量使式发生挤压破坏。
【参考文献】：
期刊论文
[1]针刺陶瓷基复合材料损伤本构模型及构件应力分析[J]. 薛建刚,高希光,方光武,张盛,宋迎东,王芳. 航空动力学报. 2016(10)
[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]一种新型刚度退化模型及复合材料结构渐进损伤分析的通用方法实现[J]. 王成华,杨阳,康强,殷德政,水涌涛. 工程力学. 2016(04)
[4]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)
[5]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)
[6]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)
[7]正交铺设陶瓷基复合材料单轴拉伸行为[J]. 李龙彪,宋迎东,孙志刚. 复合材料学报. 2011(01)
[8]平纹编织C/SiC复合材料的失效判据[J]. 管国阳,矫桂琼,张增光,潘文革. 硅酸盐学报. 2005(09)
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]碳纤维复合材料连接结构的失效强度及主要影响因素分析[D]. 唐玉玲.哈尔滨工业大学 2015
硕士论文
[1]复合材料螺栓连接接头失效行为研究[D]. 黄学优.中北大学 2016
[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]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
[4]平纹编织C/SiC复合材料的力学性能[D]. 李香兰.南昌大学 2011
[5]二维编织C/SiC复合材料的力学性能研究[D]. 郭辉.西北工业大学 2003
本文编号：3146703
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