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复合材料胶铆混合连接与胶接修理的力学性能对比研究

王瑞峰  
【摘要】:随着纤维增强复合材料技术越来越成熟,在民用飞行器中也得到了广泛的应用。但是复合材料层合板的力学性能及其损伤机理不同于传统金属材料,故其修理方式亦不能简单借用受损伤金属材料的修理方式。目前广泛使用的复合材料修理方式有胶接修理和机械连接修理,而对胶铆混合修理研究不多。三种修理方式具有各自优缺点,本文主要针对胶铆混合修理方式通过与胶接修理的对比来研究其性能,研究内容有:1)为了验证本文所用到的复合材料建模技术所建立模型的准确性,通过建立有限元机械连接修理模型并计算其强度,对照实际模型的强度进行验证,并且得到其存在的误差值。同时为了平衡网格划分精度与计算时间之间的关系,对不同精度网格所造成的计算误差做出研究,得到最适合本文研究的网格划分方式。2)对铺层方式为[0/45/90/-45/0]2s的受损层合板进行修补结构受载分析。采用ANSYS软件建立两种不同孔径损伤孔的层合板的胶接修理和胶铆混合修理模型,分别研究模型在受拉伸载荷情况下和垂直板面受压载荷情况下的层合板母板、胶层以及加强片的应力分布情况。同时,研究了胶铆混合修理的各排铆钉和各列铆钉的钉载值,得出各个位置铆钉的钉载值以确定铆钉的受力情况。3)为了研究胶膜厚度和加强片厚度对胶铆混合修理的影响,计算得到不同厚度胶膜和不同厚度加强片情况下胶铆混合修理中胶层剥离应力、剪切应力以及铆钉所受最大应力。得出胶层过厚会使得胶层连接作用减弱,并且修理中并非加强片越厚效果越好。4)研究在楔形挖补情况下,通过胶铆连接加强片与母板的修理方式与胶接连接加强片与母板的修理方式对不同大小孔径损伤孔的修理效果的性能差别。得出结论胶铆混合修理能降低修理区胶层剪切应力水平。


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