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《上海交通大学》 2011年
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复合材料厚板单钉连接强度研究及失效区分析

郑钰  
【摘要】:随着飞机结构技术的发展,复合材料由于其在减重方面的巨大优势,已经逐渐地替代金属,应用于飞机的主承力构件。适用于主承力构件的复合材料厚板连接主要采用机械连接方式,由于复合材料具有的各向异性和脆性特点,其连接强度的影响因素较金属材料复杂得多。当研究对象拓展到厚板范畴时,由于受到的载荷在材料厚度方向上的不均匀性,原有的适用于薄板的二维建模方法和分析结论不完全适用于厚板连接问题。复合材料厚板机械连接的强度校核和失效区应力分析是飞机结构设计的主要难点之一。 对此,本文分析了国内外学者在复合材料机械连接方面的数值模拟研究和孔边应力观测试验方法,总结归纳了机械连接的一般设计原则。针对中厚板和厚板的2种定义,归纳了一种综合厚度和结构比例的定义方式。分析了复合材料中常见的9种失效准则的物理意义和数学性质,得出采用特征线法可以改善经典强度准则在判别中出现的过保守问题,并且参与开发了复合材料二维失效判别软件,提高了数值模拟强度校核的工作效率。 对于复合材料厚板,本文在MSC.Patran下建立了三维简化模型,提出了假定中心对称法和双假定中心直线法,分别约化了单钉单剪和单钉双剪模型的外载荷,采用MSC.Marc进行非线性有限元数值模拟。对模拟结果采用特征线方法结合Hoffman准则进行失效判别,分析了不同铺层网格失效区的分布规律,得出单钉单剪的主要失效模式为挤压破坏,单钉双剪的主要失效模式为拉伸、剪切破坏的结论。此外,详细分析了不同角度铺层的孔边应力分布规律,总结出了各角度铺层最先失效的角度区段,推导出了复合材料共同承载失效优先性原理。 通过计算得出了两种模型的载荷-位移曲线和挤压强度,结果表明由于结构的偏载,单钉单剪模型挤压面应力分布严重不均匀,导致强度相比单钉双剪大幅下降。同时,在符合公差要求范围内,对3种钉孔间隙的两种模型分别进行了挤压强度的对比,得到了相同条件下间隙减小导致连接强度略微下降、刚度有所增强的结论。最后,将单钉双剪模型的挤压强度计算结果与文献的试验结果进行了对比,误差符合工程设计精度要求,从而验证了三维简化模型的可靠性。
【学位授予单位】:上海交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:V229.7

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【引证文献】
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1 吕高辉;复合材料层合板多钉连接失效分析及疲劳寿命估算[D];西安电子科技大学;2013年
【参考文献】
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1 杨晓宇;里程遥;李翰飞;;基于有限元法的机械连接静力分析的研究[J];北京石油化工学院学报;2009年01期
2 高宗战,岳珠峰;带孔复合材料板和螺栓连接复合材料板的有限元计算分析[J];飞机设计;2003年04期
3 曹增强;;应对我国大飞机研制的装配连接技术[J];航空制造技术;2009年02期
4 佘凯;许建;黄国兵;杨宇华;;复合材料螺栓连接结构数值模拟研究[J];中国舰船研究;2008年06期
5 汪海,许希武,孙国钧,林智育,郭树祥;飞机复合材料层压板结构中的广义强度准则[J];计算力学学报;2005年04期
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1 赵美英;复合材料机械连接失效分析及强度影响因素研究[D];西北工业大学;2006年
【共引文献】
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1 惠雪梅;王晓洁;尤丽虹;;CE/EP/CF复合材料的湿热性能研究[J];工程塑料应用;2006年05期
2 惠雪梅;宋义斌;王晓洁;尤丽虹;;碳纤维增强环氧改性氰酸酯树脂复合材料性能研究[J];工程塑料应用;2007年11期
3 胡国栋;常春梅;吴学纲;张金伟;王永卫;;改性聚丙烯塑料贮槽有限元计算及强度校核[J];工程塑料应用;2009年09期
4 付宏生;沈建新;刘华刚;;光纤针头座注塑模具设计[J];工程塑料应用;2009年11期
5 金洪廉;金海林;;新型铁水预处理测温取样装置的研制[J];鞍钢技术;2011年02期
6 王成舟;;马钢CCPP机组三菱发电机定子更换方案的优化[J];安徽电力;2011年03期
7 贾文友;刘莉;王幼民;;机构创新设计在型面联接中应用研究[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2009年03期
8 张建国;鲁炜;吕健;;一种新型冰箱内胆自动切边机的开发[J];安徽科技;2008年02期
9 张曦;;履带式行走装置用组合式驱动轮设计[J];安徽科技;2012年04期
10 汪爱群;;辊底式炉炉辊设计中的几个问题分析[J];安徽冶金;2004年03期
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1 张明星;;T800碳纤维复合材料混合连接层合板钉载分布及有限元计算[A];2011复合材料桥梁技术研讨会论文集[C];2011年
2 马毓;赵启林;江克斌;;树脂基复合材料连接技术研究现状及在桥梁工程中的应用和发展[A];2011复合材料桥梁技术研讨会论文集[C];2011年
3 郭建卫;张飞;;设计4100mm轧机弯辊块更换工具提高设备检修效率[A];“豫兴热风炉杯”2011曹妃甸绿色钢铁高峰论坛暨冶金设备管理经验交流会论文集会刊[C];2011年
4 李博;;电动汽车导轨式电池快速更换结构设计[A];经济策论(下)[C];2011年
5 李博;;电动汽车导轨式电池快速更换结构设计[A];第八届河南省汽车工程科技学术研讨会论文集(下)[C];2011年
6 章鑫;;掘进机负荷传感液压系统优缺点的研究分析[A];安全高效矿井机电装备及信息化技术——陕西省煤炭学会学术年会论文集(2011)[C];2011年
7 朱奇;侯勇俊;;新型防喷器移送装置的研究与应用[A];非常规油气资源勘探开发装备及应用技术研讨会论文集[C];2011年
8 蒋晓妍;张凤杰;;高压压球机轴承箱设计方案的改进[A];科学发展与社会责任(A卷)——第五届沈阳科学学术年会文集[C];2008年
9 王雪芹;;R0110铸造对开机匣支撑与底座结构设计与强度分析[A];科技创新与产业发展(A卷)——第七届沈阳科学学术年会暨浑南高新技术产业发展论坛文集[C];2010年
10 罗宏;马新财;;皮带运输机下托辊支架改进[A];2009年金属矿产资源高效选冶加工利用和节能减排技术及设备学术研讨与技术成果推广交流暨设备展示会论文集[C];2009年
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1 白会娟;导电材料结构电磁热弹性多场行为的理论研究[D];兰州大学;2010年
2 王骁;纳米蒙脱土改性沥青及其混合料的流变特性研究[D];武汉理工大学;2010年
3 周城;数控机床高速液压动力卡盘的研究[D];浙江大学;2011年
4 张大海;浮力摆式波浪能发电装置关键技术研究[D];浙江大学;2011年
5 刘卫东;改性聚丙烯纤维混凝土的工程性能研究[D];东华大学;2010年
6 马志勇;大型风电叶片结构设计方法研究[D];华北电力大学(北京);2011年
7 关宏波;GFRP套管钢筋混凝土组合结构的研究[D];大连理工大学;2011年
8 毛建中;菱形车悬架系统优化设计与动力学分析[D];湖南大学;2009年
9 冯鹏;新型FRP空心桥面板的设计开发与受力性能研究[D];清华大学;2004年
10 林迟;基于结构全寿命设计需求的环境作用与结构性能退化研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
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1 孙威;Φ800mm通光口径纹影系统结构分析与设计[D];中国工程物理研究院;2010年
2 张磊涛;HHT在结构健康监测中的应用研究[D];浙江理工大学;2010年
3 徐世玥;起落架系统建模与仿真研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 王松;软管滚筒驱动装置设计与研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 李鸿飞;自动化弹库接口技术及碰撞动力特性研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 毕国军;高弹性联轴器动态特性试验台研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 张选龙;碳纤维复合材料/钛合金叠层装配制孔技术研究[D];大连理工大学;2010年
8 王丙云;粉末药型罩压制设备与工艺研究[D];大连理工大学;2010年
9 陶磊;风力发电新型偏航驱动器设计与研究[D];大连理工大学;2010年
10 于琦;大型专用非标六轴滚床的研制[D];大连理工大学;2010年
【同被引文献】
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1 赵杰,常俊英,陈家庆;ANSYS在求解带摩擦接触问题中的应用[J];北京石油化工学院学报;2003年04期
2 高宗战,岳珠峰;带孔复合材料板和螺栓连接复合材料板的有限元计算分析[J];飞机设计;2003年04期
3 沃西源;复合材料连接方法[J];航天返回与遥感;1997年04期
4 佘凯;许建;黄国兵;杨宇华;;复合材料螺栓连接结构数值模拟研究[J];中国舰船研究;2008年06期
5 盛熙,曹增强,王俊彪;复合材料结构的干涉配合铆接[J];机械科学与技术;2004年04期
6 赵少汴;常用累积损伤理论疲劳寿命估算精度的试验研究[J];机械强度;2000年03期
7 王武;陶华;刘风雷;韩志仁;;复合材料多排螺栓连接钉载分配的研究[J];绝缘材料;2006年01期
8 王宏伟;邢波;骆红云;;雨流计数法及其在疲劳寿命估算中的应用[J];矿山机械;2006年03期
9 杨耀文,刘正兴;三维弹性接触问题的接触面单元法[J];力学学报;1996年05期
10 章希胜,武震,张景春;机械零件的接触应力计算[J];机械;2000年01期
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1 赵美英;复合材料机械连接失效分析及强度影响因素研究[D];西北工业大学;2006年
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1 张昕;复合材料干涉配合连接有限元分析[D];西安电子科技大学;2011年
2 顾亦磊;复合材料机械连接强度分析及影响因素研究[D];西北工业大学;2006年
3 王武;树脂基复合材料机械连接技术的研究[D];西北工业大学;2006年
4 黄豪杰;复合材料多钉连接载荷分配均匀化方法[D];西北工业大学;2007年
5 赵霞;接触问题的有限元法分析及其工程应用[D];辽宁工程技术大学;2007年
6 杨庆乐;基于ANSYS/FE-SAFE的强夯机臂架疲劳寿命分析[D];大连理工大学;2009年
7 朱元林;复合材料机械连接部位疲劳寿命预测方法研究[D];南京航空航天大学;2009年
【二级参考文献】
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1 丁延卫,吴清文,姜晋庆;基于接触理论的空间光学遥感器的动力学求解[J];哈尔滨工业大学学报;2002年05期
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1 孙海涛;彭光琴;;钢筋机械连接的施工要点及接头检验[J];山西建筑;2006年10期
2 王花娟;杨杰;刘新东;刘小建;;复合材料机械连接强度影响因素的研究进展[J];材料导报;2007年S3期
3 郑文俊;潘江波;宁英杰;;钢筋机械连接质量问题原因分析及处理措施[J];交通标准化;2009年19期
4 朱敏,鲍强,冷秀萍;影响钢筋机械连接质量的原因分析[J];浙江建筑;2005年S1期
5 顾亦磊;赵美英;王芳;万小朋;;复合材料层合板机械连接失效分析及铺层优化[J];陕西理工学院学报(自然科学版);2006年04期
6 鞠峰;;钢筋镦粗直螺纹连接技术在泰州体育馆工程中的应用[J];广东建材;2008年10期
7 陈家兴;;钢筋机械连接接头检验评定问题的研究[J];中国新技术新产品;2009年09期
8 杨建军;;钢筋剥肋滚压直螺纹连接技术应用[J];科学之友;2010年13期
9 张建平;;剥肋滚轧直螺纹钢筋机械连接技术在结构工程中的应用[J];陕西建筑;2008年11期
10 孙秀兰;;钢筋等强度剥肋滚压直螺纹机械连接的应用[J];山西建筑;2006年10期
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1 周龙伟;赵丽滨;;配合精度对机械连接强度影响的有限元研究[A];北京力学会第18届学术年会论文集[C];2012年
2 刘振东;裴亚峰;;钢筋直螺纹机械连接[A];土木建筑学术文库(第10卷)[C];2008年
3 谢鸣九;迟坚;;复合材料非均匀分布多钉连接强度研究[A];复合材料的现状与发展——第十一届全国复合材料学术会议论文集[C];2000年
4 迟坚;雷显成;谢鸣九;;复合材料拉脱强度试验方法研究[A];复合材料——基础、创新、高效:第十四届全国复合材料学术会议论文集(下)[C];2006年
5 王东欣;;浅谈钢筋的连接[A];河南省土木建筑学会2009年学术大会论文集[C];2009年
6 贺崇武;蔡新锁;迟卫兵;李素强;;复合材料机械连接拉脱载荷试验研究[A];复合材料——基础、创新、高效:第十四届全国复合材料学术会议论文集(下)[C];2006年
7 杨建中;袁亚东;;剥肋滚压直纹机械连接技术在施工中的应用[A];河南省建筑业行业优秀论文集(2007)[C];2007年
8 张贵祥;石永久;王元清;;铝合金结构的连接及其设计方法的分析[A];第五届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2005年
9 谢鸣九;;复合材料多排机械连接钉载分配研究[A];第十五届全国复合材料学术会议论文集(下册)[C];2008年
10 谭义明;杜菲娜;;先进制造技术中的新型机械连接技术[A];科技、工程与经济社会协调发展——中国科协第五届青年学术年会论文集[C];2004年
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1 上海市第四建筑有限公司;科学建设铸精品 综合创优求卓越[N];建筑时报;2008年
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3 立言;地采暖管材的性能比较及发展趋势[N];中国建设报;2006年
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7 祝冬标;钢筋安装应注意的若干问题[N];建筑时报;2006年
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