【摘要】：碳纖維增強復合材料沉頭螺栓連接是飛機結構中最常用的連接方式之一。但是,復合材料沉頭螺栓連接構件的锪窩制孔相當于一個潛在的疲勞損傷源,而國內外學者對于復合材料锪窩孔尺寸及誤差對連接結構疲勞性能影響少有研究。因此,本文對復合材料沉頭螺栓連接結構的載荷傳遞過程、疲勞失效過程、損傷產生及演化規(guī)律進行研究。主要研究內容如下:基于復合材料三維本構模型、Hashin失效準則,建立復合材料沉頭螺栓連接結構疲勞仿真的有限元模型,研究構件連接區(qū)域的應力場分布,揭示復合材料沉頭螺栓連接結構的載荷傳遞規(guī)律�；趶秃喜牧铣令^螺栓連接結構靜載荷與動載荷試驗,通過試驗和仿真等手段分析構件在疲勞過程中連接部位的應力分布情況,找到導致連接結構缺陷產生的原因。研究锪窩孔倒圓角尺寸、锪窩孔深度誤差、锪窩孔坡度誤差及锪窩孔軸線偏心誤差對復合材料沉頭螺栓連接結構疲勞性能的影響。對復合材料連接結構的疲勞壽命進行預測分析,揭示不同锪窩孔尺寸及誤差對連接結構疲勞性能的影響規(guī)律�；趶秃喜牧铣令^螺栓連接結構的試驗及仿真分析,研究連接構件的損傷形式及演變過程。揭示復合材料螺栓連接結構的疲勞失效機理。本文分析了锪窩孔連接結構的疲勞失效機理,研究了不同锪窩孔對連接結構疲勞性能的影響,揭示了疲勞壽命的變化規(guī)律。從而優(yōu)化锪窩孔的加工制造工藝及構件的連接工藝,并為锪窩制孔幾何誤差評價標準提供理論支持。
【學位授予單位】：天津大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：V215.5
【圖文】：

課題來源本課題來源于國家商用飛機制造工程技術研究中心創(chuàng)新基金項目（COMACS-2016-33316）。課題研究背景與意義當前我國正在大力發(fā)展航空業(yè)，提升我國航空技術水平，而航空材料一直作項技術難題阻礙著我國航空業(yè)的發(fā)展。航空器材料要求同時具備強度高、質的特性。初始的航空設計主要使用鋁合金，其優(yōu)點主要是加工容易且技術成能夠較好的保證加工的質量，同時能夠大大的降低成本。隨著國內外對復合加工制造的大量研究，復合材料的性能已經能夠很好的控制，制造工藝及性析研究也進一步加深，其優(yōu)勢逐漸凸顯。碳纖維增強復合材料（Carbonfibeforcedpolymers），簡稱 CFRP，其比強度、比模量高，且可設計性強、抗疲勞好，可大幅減輕結構件重量，提高連接結構的可靠性[1]。同時，復合材料可入光纖管以監(jiān)控飛機的飛行狀況，對后期飛機的維護成本及安全性滿足最新機設計需求，能夠將飛機的綜合性能提升至少 20%以上[2]。因此，CFRP 被應用于航空領域。

第一章 緒 論50%[6]，復合材料在飛機的使用量有了質的飛躍[7]。空客公司的 A350xwb 民航機的復合材料使用比例達 52%，如圖 1-1 所示，被視為開啟了 CFRP 在飛機上用的新篇章[8]。2006 年國內大飛機 C919 大量采用復合材料取代傳統(tǒng)的鋁合金料，其中 CFRP 材料的用量超過 10%[9]，但仍然遠遠低于國外大飛機的水平。飛機的形狀設計也因為復合材料的大量使用而變得更加有益于氣體的流性，能大大減少能源的消耗。如圖 1-1 所示，采用復合材料的大型結構件包括翼、機翼、機身、機身整流罩等，以及大量的主承力結構。雖然國內對于復合料的研究已經取得一定成果，但是對于 CFRP 連接結構的研究仍然處于探索階10]，這也是制約復合材料廣泛應用于國產大飛機上的主要原因。故而，開展CFRP 的機械連接性能的研究有著重要的意義。

第一章 緒 論因此，復合材料連接孔的尺寸及誤差的控制是保證飛機連命的重要因素之一。和緊固件之間的配合精度、機械連接方式對復合材料連接勞性能有直接影響。連接孔的加工允許誤差和緊固件的制緊固件的配合精度也有著確定作用。連接孔的加工誤差是的誤差允許范圍有必要進行相關研究，從而獲得合適的加，以能夠更好的提高復合材料連接結構的力學性能。

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本文編號：2776090