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1、上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文碳纖維復(fù)合材料機(jī)械連接載荷分配均勻化研究碩士研究生：龔瀟學(xué)號(hào)：1120209295導(dǎo)師：于隨然教授副導(dǎo)師：申請(qǐng)學(xué)位：工程碩士專業(yè)學(xué)位學(xué)科：機(jī)械工程所在單位：機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院答辯日期：2015年2月授予學(xué)位單位：上海交通大學(xué)DissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofMasterRESEARCHONTHEEQUALIZATIONOFLOADDISTRIBUTIONOFCARBONFIBRECOMPOSITEBOLTJOINTS
2、Candidate：GongXiaoStudentID:1120209295Supervisor：Prof.YuSuiranAssistantSupervisor:Prof.AcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MechanicalEngineeringAffiliation：SchoolofMechanicalEngineeringDateofDefence：Feb,2015Degree-Conferring-Institution：ShanghaiJiao
3、TongUniversity上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文碳纖維復(fù)合材料機(jī)械連接載荷分配均勻化研究摘要航空復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中存在著大量機(jī)械連接結(jié)構(gòu)，機(jī)械連接對(duì)飛機(jī)結(jié)構(gòu)的效率和安全至關(guān)重要。在復(fù)合材料多釘螺栓連接中，由于復(fù)合材料本身沒有塑性區(qū)會(huì)造成載荷分配的嚴(yán)重不均。研究復(fù)合材料機(jī)械連接載荷分配不均分析其均勻化策略與策略，可以提高復(fù)合材料機(jī)械連接的整體強(qiáng)度，提高連接效率。本文采用三維有限元數(shù)值仿真和實(shí)驗(yàn)研究的方式來開展碳纖維復(fù)合材料螺栓連接載荷分配的均勻化研究。首先查閱資料設(shè)計(jì)了復(fù)合材料機(jī)械連接的幾何參數(shù)，并使用ABAQUS有限元分析元件建立
4、了復(fù)合材料多釘連接的三維有限元模型，通過單釘和多釘連接證實(shí)了多釘連接載荷分配存在的不均現(xiàn)象。之后，使用表面應(yīng)變計(jì)電測(cè)法對(duì)復(fù)合材料機(jī)械連接的載荷分配問題開展了實(shí)驗(yàn)研究，將實(shí)驗(yàn)與有限元結(jié)果對(duì)比分析，驗(yàn)證了有限元模型的有效性。提出了針對(duì)多釘螺栓連接的載荷不均勻度的概念，配合三維有限元模型進(jìn)行了載荷分配的參數(shù)化研究，探究了預(yù)緊力、間隙、干涉、板間摩擦力，幾何參數(shù)等因素對(duì)復(fù)合材料螺栓連接載荷分配的影響，發(fā)現(xiàn)間隙和干涉都會(huì)強(qiáng)烈影響載荷分配比例，而板間摩擦力、預(yù)緊力、幾何參數(shù)對(duì)載荷分配的影響較小。間隙和干涉對(duì)載荷比例的影響都是通過改變初始承載比
5、例實(shí)現(xiàn)的，且承載比與間隙量的大小呈近似負(fù)線性相關(guān)；在孔徑的0.75%以下時(shí)，承載比與干涉量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系；干涉量超過孔徑的0.75%后對(duì)承載比不再有影響。之后進(jìn)行了影響因素的多因素研究，發(fā)現(xiàn)干涉與間隙同時(shí)作用能以更小的間隙（干涉）量使載荷均勻化。在此基礎(chǔ)上總結(jié)了載荷均勻化策略，最實(shí)用的策略為綜合使用干涉與間隙配合，在大載荷處使用適量的間隙配合，在小載荷出使用少量的干涉配合，切間隙I上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文量和干涉量都不宜過大，干涉量/孔徑在0.5%~0.75%之間，間隙量/孔徑在0.5%左右為宜。關(guān)鍵詞：復(fù)合材料機(jī)械連接載荷分配影響
6、因素均勻化II上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文RESEARCHONTHEEQUALIZATIONOFLOADDISTRIBUTIONOFCARBONFIBRECOMPOSITEBOLTJOINTSABSTRACTThereexistsalotofmechanicaljointsinaerialcompositestructures.Mechanicaljointsarecruialtotheefficiencyandsafetyofaircraft.However,thelackofplasticzoneofcompositemateri
7、alwillresultinsevereunevennessinloaddistributionofmuti-boltcompositejointandaffectjointstrengthandefficiency.Analyzingtheinfluencefactorandfindingoutawaytoequalizetheloaddistributionofcompositeboltjointscanimprovethewholestrengthandjointefficiencyofcompositemechanical
8、joint.Thisarticlecombinesexperimentstudyand3Dfinitenumericalsimulationmethodtostudytheequalizationofloaddistributionincompos
