復(fù)合材料螺栓連接接頭失效分析與強度預(yù)測.pdf

1、復(fù)合材料連接設(shè)計是飛機結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié),為降低試驗費用且保證結(jié)構(gòu)安全,建立能夠預(yù)測復(fù)合材料連接接頭失效發(fā)生及連接強度的數(shù)值模擬方法意義重大;為最大效能發(fā)揮復(fù)合材料優(yōu)勢性能而能將其大量用于飛機主承力部件,探索提高復(fù)合材料連接效率的方法措施對實際工程應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實意義和參考價值。
　　 本文即針對上述兩方面開展研究工作,針對航空結(jié)構(gòu)中大量存在的螺栓連接接頭,基于累積損傷分析理論及有限元分析軟件ANSYS技術(shù)平臺,利用參數(shù)化設(shè)計

2、語言APDL,首先建立了復(fù)合材料層合板單釘連接接頭的三維參數(shù)化累積損傷分析模型,模型綜合考慮了接觸非線性及螺栓預(yù)緊的連接實際情況,經(jīng)對文獻9組不同鋪層順序及幾何尺寸的單釘接頭試驗件進行失效分析及強度計算,所得結(jié)果均與試驗結(jié)果吻合良好,驗證了模型準(zhǔn)確性;利用構(gòu)建模型仿真得到的上述各接頭層合板各鋪層從損傷初始發(fā)生至接頭最終失效的損傷擴展過程,詳細(xì)分析了各接頭層合板的損傷累積規(guī)律,并對比總結(jié)了層合板鋪層順序、接頭尺寸、鋪層數(shù)目對接頭強度的影響

3、。
　　 接著針對復(fù)合材料多釘連接釘載分配不均的問題,對多釘連接釘載分配情況進行了計算分析,給出了利用ANSYS接觸分析功能進行釘載比例計算的具體方法和步驟;對復(fù)合材料多釘斜削搭接結(jié)構(gòu)載荷分配情況進行了研究,計算了兩釘和三釘斜削搭接形式的釘載分配情況,并與傳統(tǒng)等厚度搭接的載荷分配情況進行了比較分析,結(jié)果表明兩種搭接類型接頭均是層合板遠(yuǎn)離加載端螺栓承載低而靠近加載端的螺栓承載高的釘載分配趨勢,但用于計算的斜削搭接接頭釘載分配情況均

4、優(yōu)于對應(yīng)等厚度搭接接頭;在對比兩種連接類型接頭釘載分配的同時,探討了螺栓直徑配置對釘載分配的影響,結(jié)果表明降低靠近加載端螺栓直徑有助于改善釘載比例,而無論是提高還是降低遠(yuǎn)離端螺栓直徑對釘載比例分配改善都無幫助,甚至還會起到相反作用。
　　 最后基于前面建立的復(fù)合材料單釘連接累積損傷模型,構(gòu)建了多釘連接累積損傷模型以用于預(yù)測多釘接頭強度,對斜削搭接及等厚度搭接形式下的等直徑兩釘及三釘連接接頭強度進行了計算,對比分析了兩種搭接類型接