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干涉单面螺纹抽钉紧固系统连接技术的研究

朱云霞  
【摘要】:复合材料具有比强度大、比刚度高等优点,因此在航空领域中有广泛的应用。特别是第四代战斗机中为了提高飞机使用寿命,大量使用了先进复合材料。机械连接与其他(胶接、焊接等)连接方式相比,具有连接可靠、工艺简单等优点。目前飞行器设计中重要的复合材料受力构件仍以机械连接为主,第四代战斗机要求复合材料连接尽可能采用干涉连接技术,同时要求采用先进干涉连接紧固系统。 本文课题内容来源于总装备部十一五装备预先研究计划项目《长寿命机械连接与高性能紧固件技术研究》。该课题将在对复合材料干涉配合强化机理与钛干涉环槽铆钉紧固系统的研究基础上,继续研究干涉单面螺纹抽钉紧固系统在复合材料干涉配合连接中的应用。本文以碳纤维增强双马来酰亚胺树脂基复合材料为对象,系统地研究了其复合材料机械连接技术。通过ANSYS有限元模拟辅助分析了复合材料板连接的应力应变结果,为课题后续工作奠定了基础。 文章首先对复合材料层合板以及其机械连接作了介绍,概括此领域研究的国内外现状,并在此基础上引出本文的研究主旨,从数值模拟方面对其作进一步辅助分析。 其次,本文对复合材料层合板干涉配合紧固件的设计与安装进行了详细表述,另外还对此过程的装配方法和装配完成后的机械性能作了分析,从中提取出数值模拟所要进行的工作。 数值模拟方面,本文首先对干涉单面螺纹抽钉紧固系统复合材料接头静态应力分布进行了三维有限元分析。在分析过程中综合考虑了复合材料特性、螺栓与衬套及衬套与复合材料板之间的摩擦和接触、复合材料板上的预紧力、以及螺栓和复合材料板的约束条件。取得了较好的效果。 其次,对干涉单面螺纹抽钉紧固系统复合材料接头安装过程的动态有限元分析方法进行了讨论。分析了动态安装过程的难点,提出了可行的解决办法。 最后,本文总结了所有研究内容,针对论文中暂未解决的问题对后续工作作了展望。


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