含裂纹铆接结构连接件的数值分析

发布时间：2022-07-01 10:10

　　铆接连接是目前工程结构中广泛应用的一种主要机械连接形式之一。由于在铆钉处存在应力集中，随着工程结构的老龄化，在铆钉附近将出现疲劳裂纹，这些裂纹在扩展到一定程度后会致使结构发生突然破坏，从而有可能导致灾难性的后果。本文针对这类含裂纹铆接结构建立了基于板单元的有限元模型，计算其在面内拉伸载荷作用下的应力强度因子并通过参数分析来考察影响其损伤容限设计的主要因素。一般地，铆接连接件在几何上是反对称或不对称的，因此在面内拉伸载荷作用下会由于载荷偏心或结构不连续而产生弯曲变形。为了简化分析，在工程上一般忽略了弯曲变形，将其简化为一个平面问题进行分析和结构设计。本文采用四结点板单元，结合铆钉单元、接触单元，建立了针对铆接搭接及铆接对接两种典型结构的有限元模型，并考虑了搭接或对接区内的接触问题，通过参数分析研究了铆接搭接和对接结构在拉伸载荷下的弯曲效应及其对面内位移的影响，利用虚裂纹闭合技术（VCCT）计算裂纹尖端总能量释放率和应力强度因子，进而分析对含裂纹铆接结构的损伤容限，根据对无损铆接连接结构的参数分析及含裂纹铆接连接结构采用板模型与平面模型所得结果的对比，得出了以下主要结论：1．对于两种典型铆... 

【文章页数】：48 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 选题意义
    1.3 本文主要工作
2 有限元模型
    2.1 铆接对接和搭接结构
    2.2 板单元
    2.3 位移变换
    2.4 铆钉单元
    2.5 接触单元
    2.6 接触非线性迭代
    2.7 本章小结
3 无损铆接连接结构的模型及数值分析
    3.1 无损铆接连接的典型结构
    3.2 约束及坐标系说明
    3.3 数值算例与讨论
        3.3.1 铆接对接结构分析
        3.3.2 铆接对接结构参数分析
        3.3.3 铆接搭接结构分析
        3.3.3 铆接搭接结构参数分析
    3.4 本章小结
4 含裂纹铆接连接结构的模型及数值分析
    4.1 两种含裂纹铆接连接结构
    4.2 约束及坐标系说明
    4.3 裂纹及铆钉元的处理
    4.4 虚裂纹扩展法
        4.4.1 应变能释放率
        4.4.2 应力强度因子
    4.5 含裂纹铆接对接结构分析
        4.5.1 含裂纹铆接对接结构参数分析
    4.6 含裂纹铆接搭接结构分析
        4.6.1 含裂纹铆接搭接结构参数分析
    4.7 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]含裂铆接搭接板应力强度因子分析方法[J]. 贾亮,黄其青,殷之平.  机械强度. 2004(04)
[2]断裂力学的数值计算方法的研究现状与展望[J]. 冒小萍,郎福元,柯显信.  商丘师范学院学报. 2004(02)
[3]含裂纹铆接加筋板抗破损能力的优化设计[J]. 罗漳平,向锦武.  应用力学学报. 2001(03)
[4]含多裂纹连接结构损伤容限试验研究[J]. 廖敏,孙秦,徐晓飞.  航空学报. 1998(01)
[5]一种新的四边形层合板与夹层板单元[J]. 顾元宪,曾庆纲.  大连理工大学学报. 1997(04)
[6]空间薄壁筋条加筋板应力强度因子的解析—有限元混合法[J]. 薛孟君，刘雪惠.  西北工业大学学报. 1996(03)
[7]双向受载双向铆接加筋裂纹板的应力强度因子[J]. 刘雪惠，陆富梅，李光权.  西北工业大学学报. 1994(02)
[8]多裂纹加筋板应力强度因子的解析解——Paris位移公式应用[J]. 刘雪惠,黄其青,王少华,梁可人.  西北工业大学学报. 1988(04)
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本文编号：3654044