垫片填充非均匀间隙的复合材料装配结构力学特性研究

发布时间：2021-08-13 20:48

　　复合材料凭借其优异的力学性能,在飞机制造中得到了广泛应用。但由于复合材料构件成型精度较低,装配时常在配合面间产生间隙,当间隙较大时,需要进行填隙补偿。工程应用中发现,不恰当的填隙补偿方式会造成较大的装配应力,还有可能造成层间局部损伤。本文首先分析复合材料翼盒的结构,从中抽象出了带有楔形间隙的双端固支模型和单搭接模型,针对这两种模型分别研究了装配连接及拉伸受力两个过程,分析了楔形间隙及其填隙补偿方法对复合材料装配结构力学性能的影响。论文的研究工作主要包括:（1）研究了楔形间隙大小与跨距对复合材料装配结构力学特性的影响,使用双端固支模型进行实验研究与有限元分析,设计了专用的实验装置用于模拟施加螺栓预紧力,分析预紧力作用下复合材料的弯曲变形与表面应变;进行有限元分析时,建立了包含层间内聚力单元的有限元模型,用于分析复合材料的层间应力及损伤。研究结果表明,施加预紧力时,靠近间隙大端的位置表面应变较大,并随着间隙的增大和跨距的减小而有所增加,液体垫片补偿可以降低高应变区的应变值。靠近螺栓头的内聚力单元应力集中程度及局部损伤状况较为严重,并随着间隙的增大而进一步恶化,液体垫片补偿可以显著改善应力集... 

【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景、目的与意义
    1.2 国内外相关技术研究现状
        1.2.1 垫片在复合材料构件装配中的应用
        1.2.2 装配连接过程中填隙补偿对复合材料结构力学性能的影响
        1.2.3 填隙补偿对接头拉伸力学性能的影响
    1.3 本文的主要工作
    1.4 论文章节安排
第二章 研究模型的建立
    2.1 引言
    2.2 装配连接过程模拟模型的建立
    2.3 拉伸模型的建立
    2.4 本章小结
第三章 间隙大小与跨距对复材装配结构力学性能的影响
    3.1 引言
    3.2 实验研究
        3.2.1 实验装置的设计
        3.2.2 试样的制备
        3.2.3 实验操作
    3.3 有限元分析
        3.3.1 模型参数设置
        3.3.2 内聚力单元的设置
    3.4 结果分析与讨论
        3.4.1 模型验证
        3.4.2 应变分析
        3.4.3 层间应力分析
        3.4.4 层内应力分析
    3.5 本章小结
第四章 垫片混合补偿对复材装配结构力学性能的影响
    4.1 引言
    4.2 实验研究
        4.2.1 液体-可剥垫片混合补偿试样的制备
        4.2.2 实验操作
    4.3 有限元分析
        4.3.1 可剥垫片材料属性的近似模拟
        4.3.2 模型参数的设置
    4.4 结果分析与讨论
        4.4.1 应变分析
        4.4.2 层间应力分析
        4.4.3 层内应力分析
    4.5 本章小结
第五章 间隙对复合材料装配结构拉伸力学性能的影响
    5.1 引言
    5.2 实验研究
        5.2.1 实验仪器与试样制备
        5.2.2 实验操作
    5.3 有限元分析
        5.3.1 模型参数的确定
        5.3.2 渐进损伤分析模型
    5.4 结果分析与讨论
        5.4.1 模型准确度验证
        5.4.2 内孔损伤演化
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 全文工作总结
    6.2 工作展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文



本文编号：3341113