沉头孔结构对复合材料构件强度性能影响规律研究

摘要

随着复合材料在航天航空领域应用的大幅增加，改进复合材料的连接工艺、抑制材料损伤的产生和扩展，对于提高连接强度，保证整机的可靠性有着重要的意义。而在飞机的装配过程中，往往会产生加工误差，使连接孔的几何参数发生变化。本文针对复合材料机械连接结构中几何参数对结构连接强度的影响机理展开研究，并对结构的疲劳失效过程进行分析，研究其损伤产生过程及累积演化规律。主要研究内容如下：
　　首先，根据复合材料的力学性能，运用三维Hashin失效准则和材料退化模型，建立了复合材料疲劳加载过程中的损伤累积演化模型，研究不同几何尺寸下的载荷传递路径，并利用试验结果来验证模型的有效性。
　　其次，针对复合材料沉头单钉单剪搭接结构，通过静强度和疲劳强度预试验，研究了该结构在不同载荷水平下的寿命分布规律，根据试验结果，设计和开展了不同孔口圆角和锪窝深度的疲劳寿命试验，并揭示了复合材料结构的载荷-位移曲线的变化规律。
　　最后，基于不同孔口圆角和锪窝深度下的复合材料的损伤形貌观测结果，结合复合材料连接结构渐进损伤分析模型，研究了孔口圆角和锪窝深度对结构疲劳寿命的影响规律，分析了复合材料的损伤机理，并揭示了其损伤累积演化过程。
　　本文研究的复合材料沉头螺栓连接结构的疲劳寿命预测模型及疲劳寿命的变化规律，可为优化复合材料连接工艺，改善复合材料机械连接强度提供技术支持和理论参照。

目录

声明

字母注释表

第一章 绪 论

1.1 课题研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3论文主要研究内容

第二章 沉头单钉单剪搭接有限元模型

2.1 碳纤维复合材料数学模型

2.2 失效判定准则

2.3 材料性能退化模型

2.4 复合材料结构疲劳寿命预测分析流程

2.5 复合材料连接结构疲劳寿命预测

2.6 本章小结

第三章 沉头单钉单剪搭接结构疲劳强度试验

3.1 试验准备工作

3.2 静强度拉伸试验

3.3 疲劳强度试验

3.4 试验结果分析

3.5 本章小结

第四章 复合材料连接结构损伤机理研究

4.1 复合材料结构失效模式分析

4.2复合材料结构渐进损伤过程分析

4.3本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢