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湿热条件下复合材料螺栓连接接头强度与疲劳研究

作　者: 王新新
导　师: 温卫东
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 航空宇航推进理论与工程
关键词: 湿热条件 复合材料 接头 强度 疲劳 逐渐损伤 有限元
分类号: V214.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


螺栓连接作为最主要的复合材料结构连接方式在飞机结构和航空发动机上运用得越来越多。湿热条件对复合材料螺栓连接接头的力学性能有一定的影响。本文目的是研究湿热条件对复合材料层合板接头静强度和疲劳性能的影响，并结合复合材料层合板的湿热效应和室温干态下复合材料层合板接头的静强度和疲劳寿命逐渐损伤预测分析方法，得到湿热条件下复合材料层合板接头的静强度和疲劳寿命预测方法。本文对室温干态和湿热条件下复合材料层合板接头的静强度和疲劳寿命进行研究，主要包括以下内容：（1）进行了室温干态下复合材料层合板接头的静强度和疲劳试验，得到室温干态下接头的静强度以及疲劳寿命曲线。（2）进行了湿热条件下复合材料层合板接头的静强度和疲劳试验，分析湿热条件对接头静强度和疲劳寿命的影响。（3）基于复合材料层合板的湿热效应，结合逐渐损伤分析方法、失效判定准则、损伤过程中材料性能退化和接头结构最终失效准则，建立了湿热条件下复合材料层合板接头的静强度和疲劳寿命预测方法。（4）利用有限元分析软件ANSYS的APDL参数化设计语言，开发了湿热条件下层合板接头的静强度和疲劳寿命预测程序，将其用于预测室温干态和湿热条件下接头的静强度和疲劳寿命，并与试验结果对比验证了本文预测方法的可行性。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-12
第一章 绪论  12-22
  1.1 选题背景、研究的目的和意义  12-13
  1.2 湿热条件下复合材料层合板试验研究现状  13-15
    1.2.1 湿热条件下复合材料层合板静强度试验研究  13-14
    1.2.2 湿热条件下复合材料层合板疲劳性能试验研究  14
    1.2.3 湿热条件下复合材料层合板试验研究现状小结  14-15
  1.3 湿热条件下复合材料层合板机械连接接头试验研究现状  15-20
    1.3.1 不考虑湿热条件的接头强度与疲劳研究  15-18
    1.3.2 湿热条件下接头试验研究  18-20
    1.3.3 湿热条件下接头试验研究现状小结  20
  1.4 目前存在的问题  20-21
  1.5 本文主要的研究内容  21-22
第二章 考虑湿热条件的逐渐损伤有限元分析方法  22-36
  2.1 引言  22
  2.2 考虑湿热效应的单层板本构关系  22-23
  2.3 湿热条件下的静载逐渐损伤分析  23-29
    2.3.1 静载过程应力分析  23-25
    2.3.2 失效判定准则  25-27
    2.3.3 损伤过程中材料性能退化  27
    2.3.4 静载逐渐损伤分析程序设计  27-29
  2.4 湿热条件下的疲劳逐渐损伤分析  29-34
    2.4.1 湿热条件下疲劳逐渐损伤分析方法  29
    2.4.2 疲劳失效判定准则  29-31
    2.4.3 疲劳加载过程中材料性能退化  31-33
    2.4.4 疲劳寿命预测分析程序设计  33-34
  2.5 本章小结  34-36
第三章 层合板接头试验研究  36-52
  3.1 引言  36
  3.2 试验准备  36-38
    3.2.1 试验设备  36-37
    3.2.2 试样类别及几何尺寸  37
    3.2.3 试验方法及辅助设备  37-38
    3.2.4 试样试验前损伤检测及尺寸测量  38
    3.2.5 试样分类编号  38
  3.3 层合板接头的吸湿处理  38-39
  3.4 室温干态下层合板接头试验  39-43
    3.4.1 室温干态下层合板接头准静态拉伸试验  39-41
    3.4.2 室温干态下层合板接头拉-拉疲劳试验  41-43
  3.5 湿热条件下层合板接头试验  43-50
    3.5.1 湿热条件下层合板接头准静态拉伸试验  43-47
    3.5.2 湿热条件下层合板接头拉-拉疲劳试验  47-50
  3.6 本章小结  50-52
第四章 层合板接头静强度及疲劳寿命预测分析与试验验证  52-69
  4.1 引言  52
  4.2 层合板接头静强度预测分析与试验验证  52-59
    4.2.1 接头静强度预测与试验验证  52-54
    4.2.2 室温干态下接头静强度逐渐损伤分析  54-56
    4.2.3 湿热条件下接头静强度逐渐损伤分析  56-59
  4.3 层合板接头疲劳寿命预测分析与试验验证  59-67
    4.3.1 室温干态下接头疲劳寿命预测与试验验证  59-61
    4.3.2 室温干态下接头疲劳逐渐损伤分析  61-64
    4.3.3 湿热条件下接头疲劳寿命预测与试验验证  64
    4.3.4 湿热条件下接头疲劳逐渐损伤分析  64-67
  4.4 本章小结  67-69
第五章 全文总结与展望  69-71
  5.1 本文主要工作总结  69-70
  5.2 对今后工作的展望  70-71
参考文献  71-76
致谢  76-77
在攻读硕士学位期间发表的主要论文  77

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中图分类: > 航空、航天 > 航空 > 基础理论及试验 > 航空器结构力学 > 复合材料结构
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