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复合材料双面搭接接头力学性能研究

余小青  
【摘要】:复合材料在航空航天结构中应用日益广泛,不可避免的会出现复合材料的连接问题,复合材料的连接有三种方法:胶接、机械连接和混合连接,每种连接都有各自的特点,由于航空结构的受力特点,在某些零件部位,胶接是唯一的连接方式。复合材料结构的破坏,大多发生在连接处,因此有必要研究结构强度的影响因素,以便用来指导工程实践。本文选取了连接结构的一种典型单元—双面搭接接头来研究,具体地讲,主要包括以下几个方面: 用解析法分析了在高温环境下的承受拉力作用的双面搭接接头,温度应力用级数表示,通过卡式定理求解出相关的系数,然后将仅有温度作用下产生的应力和仅有拉力作用下产生的应力叠加,得出接头各个部分的应力,并用相关的失效准则,对其强度进行校核。 用有限元方法模拟双面搭接接头,建立了接头的有限元模型,在单向拉伸载荷作用下,分析其应力分布,判断各个部分的破坏情况,确定温度及接头的几何参数(如盖板搭接长度、盖板厚度等)对接头强度的影响;在双向载荷作用下,不同工况的下接头各个部分的应力分布情况,用不同的强度准则进行强度校核,判定强度准则对接头的适用范围。 用试验的方法验证了以上分析的正确性,制作了一批试件,对试件进行试验,包括高低温和几何参数的试验,通过初步试验,得出相应的数据,将计算分析与试验对比,验证分析的正确性,结果对复合材料胶接接头的强度校核以及结构设计都有重要的指导作用。


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