钛合金和碳纤维板材多种搭接方式的力学性能研究

发布时间：2021-07-06 09:29

　　随着能源过度消耗和环境污染问题日益严峻,以轻质材料为应用基础的汽车、飞机等结构轻量化成为研究主流。在结构制造领域,连接是一种必不可少的传递力和运动的方式,主要包括机械连接、焊接和胶接。金属与非金属之间的连接往往采用机械连接和胶接。本文以钛合金和CFRP单搭接接头为研究对象,分别对机械连接、胶接和混合连接三种连接方式进行研究,主要研究内容和研究成果如下:（1）对粘接工艺中的胶接压力、胶层厚度进行实验研究,选择胶层厚度在0.1mm⁰.3mm范围内变化,当胶层厚度为0.2mm时,接头强度最佳为11123.6N。选择胶接压力在1000N²500N范围内变化,当胶接压力为2000N时,接头强度最佳为9135.7N。（2）利用ABAQUS软件对胶接、铆接和混合连接进行有限元模拟,以分析搭接接头的失效过程,并进行对比。在拉伸过程中,胶接结构的胶层端部先失效,随后裂纹向中间扩展,直至胶粘剂完全失效;机械连接主要是铆钉杆中间部位承担载荷,平行于拉伸方向的双钉铆接结构存在两铆钉承载不均匀现象,靠近拉伸方向的铆钉承载较大;混合连接时,胶层先承担载荷,随后向铆钉转移... 

【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

压铆变形过程

剥离强度随着铆钉直径、排距和列距的增大而增大。因此选择恰当的尺寸可以提高铆接接头的力学性能。图1.2 铆接接头尺寸[23]Fig.1.2 Size of rivet joint

这些变化如何影响聚合物复合材料-钛胶接接头的粘合了不同搭接长度对复合材料单搭接接头的拉伸性能和搭接长度在 5~45mm 范围变化时，接头的破坏载荷随接长度对接头剥离应力的影响较小。刘昌发[31]等建立了长度对应力分布的影响做了详细分析，认为胶接接头线性增加如图 1.3 所示。Gültekin[32]等通过有限元模拟长度和宽度对单搭接接头剪切强度的影响进行了研究 和 25mm 范围内，与增加搭接长度相比，增加搭接宽且接头的破坏载荷值随着粘合面积从矩形变为方形的基材厚度和粘接角度对接头强度的影响，分析发现基度也减小；抗拉强度随着粘接角度的增大而增大。

【参考文献】：
期刊论文
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[2]动态拉伸荷载下温度对CFRP/钢板单搭接剪切接头力学性能的影响[J]. 朱德举,姚明侠,张怀安,火兴斐.  土木工程学报. 2016(08)
[3]胶厚对单搭粘接接头强度影响的试验与仿真研究[J]. 王玉奇,何晓聪,邢保英,周森.  机械强度. 2014(06)
[4]TC4钛合金钻削力和钻削温度仿真研究[J]. 田卫军,李郁,何扣芳.  机床与液压. 2014(21)
[5]复合材料电磁铆接技术研究现状及展望[J]. 廖功龙,邓将华.  兵器材料科学与工程. 2014(06)
[6]胶铆混合连接复合材料层合板结构的弹性分析[J]. 徐建新,于学民,陈文俊,李顶河.  中国民航大学学报. 2013(06)
[7]铝合金板料摆碾铆接与直压铆接比较分析[J]. 黄志超,刘晓坤,占金青.  中国机械工程. 2013(09)
[8]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)
[9]胶层厚度对胶连接接头承载力的影响机理与控制[J]. 袁辉,刘鹏飞,王景全,马毓,赵启林.  解放军理工大学学报(自然科学版). 2013(01)
[10]胶层厚度对双搭接胶连接接头承载力的影响分析[J]. 刘亚文,宋建国,马毓,赵启林.  玻璃钢/复合材料. 2012(02)

博士论文
[1]胶接接头湿热环境耐久性试验与建模研究[D]. 韩啸.大连理工大学 2014
[2]复合材料胶接及异材焊接界面形变与断裂的实验研究[D]. 吕建刚.清华大学 1994

硕士论文
[1]基于超声振动辅助的钛合金铆钉铆接技术研究[D]. 黄志祥.南京航空航天大学 2016
[2]连接方式对CFRP层合板接头拉伸失效行为的影响[D]. 冯万喜.哈尔滨工业大学 2014



本文编号：3267987