复合材料层合板与金属板单钉连接强度影响因素研究

发布时间：2025-06-27 06:09

　　复合材料具有比强度高、耐腐蚀等特点,是轻质高效结构设计的理想材料。本文研究了复合材料层合板与金属板的单钉单剪连接结构与单钉双剪连接结构,分析了不同建模方式对连接结构有限元分析模型的影响,讨论了多种因素对连接强度的影响。对T300-3K/0164复合材料层合板与金属板M6单钉单剪连接结构进行了拉伸强度实验,建立了单钉单剪连接模型。讨论了不同螺栓建模方式、不同预紧力施加方式和不同失效准则对计算结果的影响。最终连接模型的拉伸强度计算值与准静态拉伸试验结果基本吻合,误差为3.10%。对不同孔径下的复合材料层合板与金属板单钉单剪连接结构进行了拉伸强度试验。建立了不同螺栓半径的单钉单剪连接有限元模型,得到了不同螺栓半径下的较优预紧力。连接强度计算结果与试验数据吻合较好。对M4-M8的螺栓,合适的拧紧力矩可使连接强度提高0.91%到14.18%,同时也可以提高压缩分层失效发生时的载荷。复合材料层合板与金属板之间的摩擦系数增大会减小复合材料层合板的基体损伤面积。当摩擦系数为0.25时,可将M6连接强度提高1.95%。增大垫片半径可在一定程度上减小预紧力和二次弯曲效应对层合板造成的损伤,提高连接强度。当垫...

【文章页数】：101 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 复合材料概述
    1.2 国内外研究现状
    1.3 本文的研究内容
第二章 复合材料层合板宏观力学分析方法
    2.1 经典层合板理论
    2.2 复合材料层合板的本构关系
    2.3 应力转轴公式
    2.4 本章小结
第三章 复合材料渐进损伤分析方法及接触算法
    3.1 渐进失效算法
    3.2 失效准则
        3.2.1 最大应力准则
        3.2.2 Tsai-Hill失效准则
        3.2.3 Hoffman准则
        3.2.4 Tsai-Wu准则
        3.2.5 Hashin失效准则
    3.3 刚度退化模型
    3.4 接触算法
        3.4.1 接触检测
        3.4.2 接触约束
        3.4.3 库伦摩擦模型
        3.4.4 主-从面控制
    3.5 小结
第四章 复合材料层合板与金属板单剪连接模型
    4.1 拉伸实验
    4.2 有限元模型
        4.2.1 材料参数
        4.2.2 网格划分
        4.2.3 边界条件
        4.2.4 接触属性
        4.2.5 螺栓建模对模型计算结果的影响
        4.2.6 预紧力施加方式对模型计算结果的影响
        4.2.7 失效准则对模型计算结果的影响
    4.3 有限元模型验证
    4.4 小结
第五章 单钉单剪连接模型强度研究
    5.1 拧紧力矩对连接强度的影响
        5.1.1 M4 螺栓单钉单剪模型
        5.1.2 M5 螺栓单钉单剪模型
        5.1.3 M6 螺栓单钉单剪模型
        5.1.4 M8 螺栓单钉单剪模型
        5.1.5 拧紧力矩对分层压缩损伤的影响
    5.2 摩擦系数对连接强度的影响
    5.3 接触面积对连接强度的影响
    5.4 铺层方案对连接强度的影响
    5.5 铺层顺序对结构强度的影响
    5.6 小结
第六章 单钉双剪连接模型强度研究
    6.1 拉伸试验
    6.2 有限元模型及算例验证
    6.3 损伤扩展分析
    6.4 螺栓建模方式对结构强度的影响
    6.5 预紧力施加方式对结构强度的影响
    6.6 预紧力对结构强度的影响
    6.7 结构连接方式对结构强度的影响
    6.8 小结
总结与展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的学术成果
致谢



本文编号：4053931