面向脆性结构件胶接的保压缓冲特性研究

发布时间：2022-10-18 18:49

　　目前飞机的胶接工艺主要应用于复合材料之间的连接,对于某些高强度,有曲率,轻质易碎的脆性复合材料,在胶接过程的保压阶段,直接对其进行刚性加载会造成脆性复合材料外表面的应力集中,无法满足其安全保压的要求。有必要在保压过程中进行缓冲,实现脆性结构件的柔性保压。但就目前来说,关于脆性结构件保压缓冲的特性存在着以下问题:缓冲垫材料的选择问题;缺少系统的缓冲均匀性优化方案;异形脆性结构件在保压胶接过程中侧滑严重,需要对保压力位姿进行矫正设计。针对以上问题,本文搭建了脆性结构保压缓冲系统,综合Abaqus仿真与实验分析的方法对其进行了研究。本文主要研究内容如下:（1）对常用缓冲材料的性能,适用范围进行了研究,从保压缓冲的安全性与可靠性出发,最终选择了硬度为Shore 00 40°的硅橡胶作为脆性结构件保压缓冲的材料。（2）阐述了超弹性材料常用的六种本构模型,通过单轴压缩、体积压缩实验,拟合出所选材料的本构模型参数,为有限元分析提供了数据基础。（3）提出了脆性结构件缓冲均匀性评估模型以及缓冲均匀性优化方案,包括其优化性能,适用范围,并结合仿真与实验验证的方法,证明了优化方案的可靠性。（4）针对脆性结构... 

【文章页数】：87 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
    1.2 研究目的与意义
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 缓冲材料的研究现状
        1.3.2 超弹性材料有限元分析的研究现状
    1.4 课题来源与需求分析
    1.5 论文主要研究内容与结构
第二章 脆性结构保压缓冲系统构建及原理
    2.1 引言
    2.2 脆性结构保压缓冲系统
        2.2.1 压力控制模块
        2.2.2 末端缓冲模块
        2.2.3 多目视觉测量模块
        2.2.4 激光跟踪仪测量模块
        2.2.5 基于PLC的控制系统
    2.3 总体技术方案
    2.4 本章小结
第三章 脆性结构件保压缓冲垫材料选择
    3.1 引言
    3.2 气囊类材料
    3.3 橡胶类材料
        3.3.1 常用超弹性本构模型
        3.3.2 硅橡胶材料本构实验
        3.3.3 硅橡胶材料本构模型拟合
    3.4 脆性结构件保压缓冲要求
    3.5 气囊的局限性分析
    3.6 本章小结
第四章 脆性结构保压缓冲垫结构的设计与优化
    4.1 引言
    4.2 超弹性缓冲基础模型
        4.2.1 缓冲垫保压有限元模型
        4.2.2 均匀性评估模型
        4.2.3 缓冲基本模型仿真结果
        4.2.4 原因分析
    4.3 缓冲均匀性的优化及仿真
        4.3.1 分块缓冲垫优化及仿真
        4.3.2 整体缓冲垫优化及仿真
    4.4 缓冲模型均匀性验证
        4.4.1 实验平台及实验过程
        4.4.2 缓冲基本模型均匀性验证
        4.4.3 减小摩擦因数模型均匀性验证
        4.4.4 结构优化模型均匀性验证
    4.5 优化模型的对比
    4.6 本章小结
第五章 保压力位姿设计
    5.1 引言
    5.2 保压缓冲力模型
        5.2.1 等效力计算模型
        5.2.2 等效力计算结果的可靠性验证
    5.3 保压缓冲过程的有限元分析
        5.3.1 传统模型与等效模型侧向位移分析
        5.3.2 侧向位移的敏感性分析
        5.3.3 有限元仿真结论
    5.4 侧向位移实验验证
        5.4.1 实验平台及流程
        5.4.2 实验结果与仿真对比
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 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
附录



本文编号：3692858