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复合材料层压板螺栓连接性能分析

作　者: 王志强
导　师: 周健生
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 固体力学
关键词: 复合材料螺栓连接摩擦系数间隙
分类号: TH131.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着复合材料的广泛应用,连接问题成为复合材料使用的关键问题。复合材料连接中,机械连接是主要方面。本文的研究重点便是复合材料的螺栓连接。对于复合材料结构来说,螺栓则成为复合材料连接安全和效率上至关重要的问题。本文着重研究了单个螺栓连接,与多个螺栓单排连接时,接头的有关特性。论文的主要内容如下：首先,分析了国内外对于复合材料连接的研究现状,给出了复合材料的连接形式。介绍了欧盟资助的BOJAS计划,查阅了近年来发表的大量相关文献,提出了本文的研究方向。其次,简要介绍了复合材料连接方式,并给出了失效模式与预测方法。然后本文给出了复合材料螺栓连接所涉及的接触问题,并对有限元软件ABAQUS对于螺栓连接中的接触问题给出了详细描述。最后,建立单个螺栓与多螺栓单排连接的有限元模型,针对不同构件的摩擦系数及装配间隙进行了有限元模拟。并将所得结果与相关实验进行了对比,证明摩擦对于螺栓连接中载荷的分配有较为明显的影响。并且层压板之间的摩擦系数对于载荷分配的影响最为明显。而不同装配间隙同样会影响螺栓载荷的分配。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-17
  1.1 复合材料定义  10
  1.2 现代复合材料发展概况  10-11
    1.2.1 现阶段复合材料分类  10-11
    1.2.2 复合材料性能  11
  1.3 复合材料的发展与应用  11-12
  1.4 复合材料连接形式  12-13
  1.5 复合材料机械连接形式  13
  1.6 国内外对复合材料螺栓连接的研究现状  13-15
  1.7 论文主要研究内容  15-17
第2章复合材料连接的机理与设计  17-30
  2.1 胶接  17-18
    2.1.1 胶接机理  17-18
    2.1.2 复合材料胶接连接的设计特点  18
  2.2 机械连接  18-24
    2.2.1 机械连接的特点  18-20
    2.2.2 机械连接的设计特点  20-21
    2.2.3 机械连接的失效模式  21-23
    2.2.4 机械连接设计的原则  23-24
  2.3 复合材料机械连接分析方法  24-25
  2.4 单钉连接  25-26
    2.4.1 单钉连接应力分析  25
    2.4.2 失效准则  25
    2.4.3 接头强度的分析  25-26
  2.5 多钉连接  26-29
    2.5.1 接头强度的分析  27-29
  2.6 本章小结  29-30
第3章复合材料螺栓连接接触  30-40
  3.1 接触问题的有限元法  30-31
    3.1.1 接触问题的基本概念  30
    3.1.2 接触问题的描述方法  30-31
    3.1.3 接触问题的求解过程  31
  3.2 有限元软件ABAQUS接触功能概述  31
  3.3 定义接触面  31-33
  3.4 接触面间的相互作用  33-36
    3.4.1 接触面的法向行为  33
    3.4.2 表面的滑动  33
    3.4.3 摩擦模型  33-35
    3.4.4 其他接触相互作用选项  35
    3.4.5 基于表面的约束  35-36
  3.5 在ABAQUS/STANDARD中定义接触  36-39
    3.5.1 接触相互作用  36
    3.5.2 从属和主控表面  36-37
    3.5.3 小滑动与有限滑动  37
    3.5.4 单元选择  37-38
    3.5.5 接触算法  38-39
  3.6 本章小结  39-40
第4章层合板螺栓连接接头性能分析  40-69
  4.1 问题描述  40-44
    4.1.1 实验描述  40-44
  4.2 单螺栓单搭接有限元模型  44-46
  4.3 数值模拟与实验的对比  46-49
    4.3.1 摩擦系数的选择  46-47
    4.3.2 载荷-位移特性  47
    4.3.3 接头中的载荷变化情况  47-49
  4.4 螺栓-螺栓孔界面处应力  49-52
    4.4.1 有限元模型  49-50
    4.4.2 无摩擦情况结果  50-52
  4.5 多螺栓连接的载荷传递  52-55
  4.6 单螺栓双搭接有限元模拟  55-63
    4.6.1 摩擦系数对于螺栓孔周边应力的影响规律  57-60
    4.6.2 螺栓预紧力对于螺栓孔周边应力的影响规律  60-63
  4.7 单螺栓单搭接有限元模拟  63-68
    4.7.1 摩擦系数对于螺栓孔周边应力的影响规律  65-67
    4.7.2 螺栓预紧力对于螺栓孔周边应力的影响规律  67-68
  4.8 本章小结  68-69
结论  69-71
参考文献  71-76
攻读学位期间发表的论文和取得的科研成果  76
攻读硕士学位期间参与科研项目  76-77
致谢  77

复合材料层压板螺栓连接性能分析

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