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复合材料螺栓连接结构渐进损伤法分析研究进展
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作者 王俊玺 廖英强 王鹏 《材料导报》 北大核心 2025年第S1期612-619,共8页
先进复合材料具有高比强度、比刚度、良好的抗疲劳性和材料铺层可设计性等优点被广泛应用于航空航天、交通运输等领域;在实际工程应用中,复合材料的连接设计不可避免,与其他连接方式相比,螺栓连接结构具有载荷传递稳定,可重复拆卸与装... 先进复合材料具有高比强度、比刚度、良好的抗疲劳性和材料铺层可设计性等优点被广泛应用于航空航天、交通运输等领域;在实际工程应用中,复合材料的连接设计不可避免,与其他连接方式相比,螺栓连接结构具有载荷传递稳定,可重复拆卸与装配等优点,多用于复合材料主承力结构件中。传统的复合材料螺栓连接结构优化设计多采用试验测试分析,不仅成本高效率低,优化结果往往仅适用于特定结构。随着计算机仿真技术的不断发展,渐进损伤法能较好地描述复合材料螺栓接头损伤的萌生、扩展以及最终结构失效的整个过程,且能较为准确地预测失效强度与破坏模式,是目前研究复合材料螺栓连接结构最常用的有限元方法。本文综述了基于渐进损伤法的复合材料螺栓连接结构优化设计的最新研究进展,主要包括有限元模型、结构优化以及疲劳分析三个方面,可为复合材料螺栓连接结构的有限元仿真分析提供参考。 展开更多
关键词 复合材料 螺栓连接 渐进损伤分析 结构优化 疲劳仿真
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湿热环境下端径比对复合材料螺栓连接结构静力拉伸失效的影响 被引量:3
2
作者 贾宝惠 任鹏 +2 位作者 宋挺 崔开心 肖海建 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期242-248,共7页
为研究湿热环境下复合材料螺栓连接结构的静力拉伸性能,通过对七种不同端径比的T300碳纤维复合材料单钉单剪螺栓连接结构进行静力拉伸试验,得到不同端径比的连接结构在25℃干态(RTD)和70℃平衡吸湿(ETW)环境下极限失效载荷和破坏强度的... 为研究湿热环境下复合材料螺栓连接结构的静力拉伸性能,通过对七种不同端径比的T300碳纤维复合材料单钉单剪螺栓连接结构进行静力拉伸试验,得到不同端径比的连接结构在25℃干态(RTD)和70℃平衡吸湿(ETW)环境下极限失效载荷和破坏强度的变化规律,揭示了接头的破坏模式;建立复合材料单钉单剪螺栓连接有限元模型,对比不同端径比的连接结构试验的极限失效载荷,得到最优端径比为3;研究了湿热环境下最优端径比的连接结构不同铺层的损伤形式。结果表明,端径比从1增大到3时,RTD和ETW环境下连接结构的极限失效载荷分别增加了1.1倍和1倍,破坏强度均增加了1倍,当端径比从3增大到4时,RTD和ETW环境下极限失效载荷分别降低了6.56%和9.08%,破坏强度分别降低了6.83%和9.35%;在最优端径比下,与RTD环境下相比,ETW环境下连接结构的极限失效载荷和破坏强度分别下降了9.25%和9.52%,并且层合板孔周的压缩损伤更严重,存在更明显的纤维束拔起及纤维碎裂。 展开更多
关键词 复合材料 湿热环境 端径比 螺栓连接 单钉单剪 静力拉伸
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复合材料螺栓连接结构的铺层优化研究
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作者 周宏慧 邹司农 +1 位作者 刘云路 张虎 《农业装备与车辆工程》 2024年第11期151-155,共5页
螺栓连接是复合材料连接结构的薄弱点,严重限制着复合材料整体连接结构的承载能力。铺层优化能够有效提高复合材料螺栓连接结构的承载能力,提升复合材料的使用效率。以碳纤维复合材料层合板3螺栓双搭接连接结构为研究对象,通过在原有层... 螺栓连接是复合材料连接结构的薄弱点,严重限制着复合材料整体连接结构的承载能力。铺层优化能够有效提高复合材料螺栓连接结构的承载能力,提升复合材料的使用效率。以碳纤维复合材料层合板3螺栓双搭接连接结构为研究对象,通过在原有层合板上分别增加不同角度的等厚度铺层、对比不同角度铺层所提升的连接强度的方式,探究铺层角度对连接强度的影响。结果表明,增加0°铺层对提高结构连接强度的影响最大、±45°铺层次之、90°铺层影响最小。在此基础上,采用铺层厚度优化与铺层顺序优化得到了该连接结构的层合板在连接强度最大时的铺层优化结果,优化后铺层结构的连接强度较未优化结构提升了39.3%。 展开更多
关键词 碳纤维复合材料 螺栓连接 铺层优化 承载能力 连接强度
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湿热环境下钉孔间隙对复合材料螺栓连接结构静力失效的影响
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作者 武涛 任鹏 +2 位作者 朱兆轩 方嘉晨 耿亚南 《高分子材料科学与工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期97-108,共12页
湿热环境对复合材料连接结构的性能有较大影响。在25℃干态(RTD)和70℃平衡吸湿(ETW)2种环境条件下开展静力拉伸试验,分析了0 mm,0.2 mm和0.4 mm这3种钉孔配合间隙的复合材料螺栓连接静强度变化规律,结合扫描电镜试验揭示了接头的微观... 湿热环境对复合材料连接结构的性能有较大影响。在25℃干态(RTD)和70℃平衡吸湿(ETW)2种环境条件下开展静力拉伸试验,分析了0 mm,0.2 mm和0.4 mm这3种钉孔配合间隙的复合材料螺栓连接静强度变化规律,结合扫描电镜试验揭示了接头的微观失效机理,并建立有限元模型分析了不同钉孔间隙试件的孔周应力状态。结果表明,钉孔间隙和湿热环境均对结构强度有显著影响,相较于0 mm间隙的试件,0.2 mm和0.4 mm试件在RTD环境中的极限失效载荷分别降低了2.78%和3.45%,在ETW环境中的极限失效载荷分别降低了4.64%和5.01%;分别对比0 mm,0.2 mm和0.4 mm钉孔间隙的试件,ETW环境中的极限载荷较RTD环境中分别下降了9.34%,11.07%和10.81%;ETW环境中层合板孔周的损伤更为严重,基体断裂面比较粗糙,裂纹也更加明显,且存在更明显的纤维束拔出及纤维碎裂,在层合板厚度方向可以发现黏附的树脂较少,纤维分布形貌较为平整。 展开更多
关键词 复合材料 湿热环境 钉孔间隙 螺栓连接 单钉单剪 静力失效
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复合材料螺栓连接结构数值模拟研究 被引量:4
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作者 佘凯 许建 +1 位作者 黄国兵 杨宇华 《中国舰船研究》 2008年第6期41-44,65,共5页
在实际工程中,复合材料结构连接方式常采用机械连接形式(螺栓或铆钉)来连结复合材料构件和金属构件,而其中尤以螺栓连接更为常见。如何运用有限元软件模拟螺栓连接结构是仿真计算的关键。本文采用ANSYS软件,建立了复合材料螺栓连接结构... 在实际工程中,复合材料结构连接方式常采用机械连接形式(螺栓或铆钉)来连结复合材料构件和金属构件,而其中尤以螺栓连接更为常见。如何运用有限元软件模拟螺栓连接结构是仿真计算的关键。本文采用ANSYS软件,建立了复合材料螺栓连接结构的三维有限元模型,采用不同的边界处理方法对该结构进行数值模拟,得到复合材料螺栓孔处的载荷,并将数值计算结果与试验数据比较,探求出了该结构螺栓孔处载荷数值模拟方法。采用接触+耦合的边界处理方式不仅能较准确的模拟复合材料螺栓连接结构,而且计算时间远小于完全采用接触时的计算时间,大大提高了工作效率。 展开更多
关键词 复合材料 螺栓连接 接触 耦合
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一种复合材料螺栓连接结构非线性刚度模型及应用 被引量:6
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作者 黄河源 赵美英 +1 位作者 万小朋 侯赤 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期66-73,共8页
针对复合材料螺栓连接结构挤压破坏及钉载分配规律,提出一种非线性刚度模型。基于单钉连接结构试验获得的应力-应变曲线,将连接结构挤压破坏过程分为:线性无损伤阶段、非线性损伤扩展阶段和线性退化阶段,并将连接结构等效为弹簧系统模... 针对复合材料螺栓连接结构挤压破坏及钉载分配规律,提出一种非线性刚度模型。基于单钉连接结构试验获得的应力-应变曲线,将连接结构挤压破坏过程分为:线性无损伤阶段、非线性损伤扩展阶段和线性退化阶段,并将连接结构等效为弹簧系统模型。模型在线性阶段考虑了层合板间摩擦力的影响;在非线性阶段考虑了层合板面内剪切非线性并定义了非线性损伤函数;在线性退化阶段基于能量吸收原理,对结构失效后力学行为进行了表征。最后,将单钉弹簧模型引入多钉连接结构进行分析,通过多钉连接结构试验验证表明,模型计算结果与试验曲线吻合良好,钉载分配计算误差小,符合工程要求。 展开更多
关键词 复合材料 刚度模型 多钉螺栓连接 试验设计 弹簧模型 非线性 应力-应变关系
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先进碳纤维增强复合材料螺栓连接结构损伤监测技术 被引量:4
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作者 卿新林 黄媛 +3 位作者 颜佳佳 宋沛强 刘琦牮 孙虎 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2023年第17期14-25,共12页
螺栓连接是飞行器复合材料结构最常用的连接方式,由于复合材料螺栓连接结构本身的特点及所受载荷和使用环境的复杂性,复合材料螺栓连接结构的完整性与耐久性分析非常困难。如何有效智能实时监测复合材料螺栓连接结构的服役状态,并在线... 螺栓连接是飞行器复合材料结构最常用的连接方式,由于复合材料螺栓连接结构本身的特点及所受载荷和使用环境的复杂性,复合材料螺栓连接结构的完整性与耐久性分析非常困难。如何有效智能实时监测复合材料螺栓连接结构的服役状态,并在线诊断评估其可靠性、完整性是一项亟须解决与突破的关键技术难题。本文提出并发展了基于柔性涡流传感阵列薄膜和基于碳基纳米压阻传感器的先进碳纤维增强复合材料螺栓连接结构损伤监测技术,系统阐述了其传感监测原理、传感器制备工艺及传感器与螺栓连接结构集成方案,并对所提出的先进传感技术监测功能开展了一系列试验验证,试验结果表明该先进传感技术具有很好的损伤模式辨识能力与损伤参数量化监测能力。 展开更多
关键词 结构健康监测 复合材料 螺栓连接 涡流传感器 纳米压阻传感器
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复合材料螺栓连接结构的失效行为 被引量:7
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作者 唐旭辉 张顺琦 +1 位作者 应申舜 陈敏 《上海大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2019年第4期502-515,共14页
螺栓连接是复合材料层合板结构最普遍的连接方式,但连接处通常也是结构中较为薄弱的部分.为了保证航空结构的安全性,对复合材料螺栓连接结构进行失效载荷评估尤为重要.基于Hashin失效准则,以复合材料单钉沉头螺栓连接结构为研究对象,建... 螺栓连接是复合材料层合板结构最普遍的连接方式,但连接处通常也是结构中较为薄弱的部分.为了保证航空结构的安全性,对复合材料螺栓连接结构进行失效载荷评估尤为重要.基于Hashin失效准则,以复合材料单钉沉头螺栓连接结构为研究对象,建立了螺栓连接接头失效行为的3D有限元(finite element,FE)失效预测模型.基于Abaqus,用Fortran语言二次开发了UMAT用户自定义程序.针对接触面摩擦系数、螺栓-孔间隙以及螺栓预紧力等影响因素进行参数化研究,分析了这些参数对复合材料螺栓连接结构中失效载荷的量化影响,并与实验结果进行比对,为连接结构提供了安装设计依据. 展开更多
关键词 螺栓连接 复合材料 失效载荷 Hashin失效准则
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三维角联锁机织复合材料螺栓连接结构的拉伸性能及失效损伤 被引量:1
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作者 戴迪 张威 +1 位作者 张俊杰 孙宝忠 《东华大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2020年第4期521-528,共8页
采用试验和有限元分析方法,研究孔径尺寸和螺栓排列方式对三维角联锁碳纤维/环氧树脂机织复合材料螺栓连接结构的拉伸力学性能和失效损伤演变影响。研究结果表明:三维角联锁机织复合材料螺栓连接结构的拉伸载荷峰值与有效面积成正相关;... 采用试验和有限元分析方法,研究孔径尺寸和螺栓排列方式对三维角联锁碳纤维/环氧树脂机织复合材料螺栓连接结构的拉伸力学性能和失效损伤演变影响。研究结果表明:三维角联锁机织复合材料螺栓连接结构的拉伸载荷峰值与有效面积成正相关;孔径尺寸和螺栓排列方式对试件拉伸失效强度无明显影响,拉伸失效应变与螺栓数呈负相关;拉伸失效模式以剪切挤压组合破坏为主,不受孔径尺寸和螺栓排列方式影响;有限元分析结果与试验结果具有较好一致性,因此采用有限元方法可预测三维角联锁机织复合材料螺栓连接结构的拉伸力学响应及其失效模式。 展开更多
关键词 三维角联锁机织复合材料 螺栓连接 拉伸强度 失效模式 有限元法
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复合材料加筋板-钢板连接结构的力学性能研究
10
作者 璩媛媛 高燕 《兵器材料科学与工程》 北大核心 2025年第1期75-80,共6页
建筑结构在长期使用中面临着材料老化、强度衰减等问题,这不仅威胁着建筑物的结构安全,还影响其使用寿命,给人们的生命财产安全带来潜在风险。为提升建筑结构的安全性、可靠性,推动新材料与新技术的应用,开展建筑用复合材料加筋板-钢板... 建筑结构在长期使用中面临着材料老化、强度衰减等问题,这不仅威胁着建筑物的结构安全,还影响其使用寿命,给人们的生命财产安全带来潜在风险。为提升建筑结构的安全性、可靠性,推动新材料与新技术的应用,开展建筑用复合材料加筋板-钢板连接结构的力学性能研究。将加筋板和钢板用两种不同方式连接成1、2两种结构样品,再分别用粘接+螺栓(结构1-A、2-A)、焊接+螺栓(结构1-B、2-B)加固连接,得到4个试样。用万能试验机测试其拉伸强度、剪切强度,并在不同热处理条件下对试样的剪切强度与弯曲强度进行测量。结果表明:结构2-B的载荷-位移曲线更高,拉伸强度更优,剪切强度相对更高。相比于结构1-A、结构2-A,1-B、2-B由于用焊接+螺栓加固,在高温下的剪切强度与弯曲强度较好,且结构2-B优势更大,力学性能更优。 展开更多
关键词 建筑用复合材料 加筋板-钢板 连接结构 力学性能 拉伸强度
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复合材料-钛合金带衬套螺栓连接拉伸性能的数值模拟分析
11
作者 崔九洋 赵江铭 +1 位作者 郑思民 郑艳萍 《复合材料科学与工程》 北大核心 2025年第7期19-26,共8页
本文在试验验证仿真模型可行性的基础上,通过数值模拟方法探究了衬套材料、螺栓孔尺寸、螺栓预紧力等参数对复合材料-钛合金带衬套螺栓连接结构拉伸性能的影响,为该结构的设计提供一定的理论参考。研究结果表明:衬套材料对带衬套螺栓接... 本文在试验验证仿真模型可行性的基础上,通过数值模拟方法探究了衬套材料、螺栓孔尺寸、螺栓预紧力等参数对复合材料-钛合金带衬套螺栓连接结构拉伸性能的影响,为该结构的设计提供一定的理论参考。研究结果表明:衬套材料对带衬套螺栓接头承载能力的影响几乎可以忽略;螺栓孔径为5~7 mm时,增大螺栓孔尺寸可以提高接头的承载能力,当螺栓孔径为7 mm时,相较于未使用衬套的接头,带衬套接头的拉伸失效载荷提升了32.21%,当孔径超过7 mm时,接头的承载能力有所下降;拧紧力矩为0.5~3.5 N??m时,增加螺栓拧紧力矩可以提高接头的承载能力,当拧紧力矩超过3.5 N??m时,接头的承载能力有所下降。 展开更多
关键词 碳纤维复合材料 螺栓接头 衬套 衬套材料 螺栓孔径 预紧力
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循环盐雾环境中碳纤维复合材料-6082铝合金螺栓连接结构中铝合金的腐蚀行为 被引量:3
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作者 孙晓光 陈志坚 +2 位作者 王睿 周学杰 吴军 《腐蚀与防护》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期26-32,共7页
采用循环盐雾加速腐蚀试验,通过腐蚀速率测试、腐蚀形貌观察和电化学方法研究了碳纤维复合材料-6082铝合金螺栓连接结构中6082铝合金的腐蚀行为。结果表明:与碳纤维复合材料连接后,6082铝合金的腐蚀速率是未连接试样的13倍,铝合金与裸... 采用循环盐雾加速腐蚀试验,通过腐蚀速率测试、腐蚀形貌观察和电化学方法研究了碳纤维复合材料-6082铝合金螺栓连接结构中6082铝合金的腐蚀行为。结果表明:与碳纤维复合材料连接后,6082铝合金的腐蚀速率是未连接试样的13倍,铝合金与裸露的碳纤维接触处的腐蚀最严重。随着腐蚀时间的延长,铝合金的腐蚀电位逐渐下降,腐蚀电流密度增大,耐蚀性减弱,铝合金表面的腐蚀产物逐渐形成致密和疏松的双层结构。 展开更多
关键词 铝合金 碳纤维复合材料 螺栓连接
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基于BP神经网络的复合材料螺栓连接强度预测 被引量:1
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作者 叶梯 冯灏 李果 《复合材料科学与工程》 北大核心 2025年第1期29-34,41,共7页
针对复合材料螺栓连接强度预测问题,设计拉伸试验并记录极限载荷。将试验变量数值化抽象为神经网络输入神经元参数,基于BP神经网络理论,建立强度预测模型。使用三组预留的试验结果验证模型的准确性,三个测试组预测误差分别为6.13%、1.63... 针对复合材料螺栓连接强度预测问题,设计拉伸试验并记录极限载荷。将试验变量数值化抽象为神经网络输入神经元参数,基于BP神经网络理论,建立强度预测模型。使用三组预留的试验结果验证模型的准确性,三个测试组预测误差分别为6.13%、1.63%、3.34%。调整训练组的组成并重新训练模型,结果表明,本文模型针对训练组未出现参数值有着较好的预测能力。最后建立有限元分析模型进行对比分析,结果表明,针对复合材料螺栓连接强度预测问题,相比有限元方法,神经网络方法精度相当,且具有明显的速度优势。 展开更多
关键词 复合材料 螺栓连接 神经网络 强度预测
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一种用于复合材料层合板螺栓连接结构强度分析的方法
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作者 倪凯强 孟毛毛 徐一新 《复合材料科学与工程》 北大核心 2024年第11期50-55,共6页
提出一种基于ABAQUS软件平台的自定义单元开发方法,使用该方法建立的二维有限元模型可以模拟复合材料螺栓连接结构完整的非线性力学行为。通过拟合单钉连接结构的载荷-位移曲线确定自定义单元的单元行为,将自定义单元应用于多钉连接结... 提出一种基于ABAQUS软件平台的自定义单元开发方法,使用该方法建立的二维有限元模型可以模拟复合材料螺栓连接结构完整的非线性力学行为。通过拟合单钉连接结构的载荷-位移曲线确定自定义单元的单元行为,将自定义单元应用于多钉连接结构的二维有限元模型中,研究其钉载分布与极限强度。与试验结果的对比表明,模型计算结果能够准确预测多钉连接结构的钉载分布、损伤演化和极限强度。该方法结果可靠,计算效率高,适用于复合材料层合板多钉连接结构的工程计算分析。 展开更多
关键词 复合材料螺栓连接 非线性力学行为 自定义单元 钉载分配 连接强度
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预紧力影响下的复合材料螺接连接件失效安全性分析
15
作者 贾宝惠 方嘉晨 +1 位作者 武涛 任鹏 《机械科学与技术》 北大核心 2025年第7期1290-1300,共11页
为了研究预紧力对复合材料连接件拉伸性能的影响,通过试验和仿真分析对碳纤维复合材料连接结构展开失效强度安全性分析。通过复合材料连接件拉伸实验分析研究了预紧力(1~6 kN)对连接件拉伸性能的影响。搭建了参数化随机仿真模型模拟拉... 为了研究预紧力对复合材料连接件拉伸性能的影响,通过试验和仿真分析对碳纤维复合材料连接结构展开失效强度安全性分析。通过复合材料连接件拉伸实验分析研究了预紧力(1~6 kN)对连接件拉伸性能的影响。搭建了参数化随机仿真模型模拟拉伸过程中工艺参数的分散性,并对复合材料连接件拉伸失效进行仿真。对连接件拉伸破坏和极限强度进行统计分析,利用基于威布尔分布的双可靠性指标安全强度评估方法,估计了特征强度、下限强度和不同可靠度置信度等级下的安全设计强度。结果表明:在1~6 kN内随着预紧力的递增,破坏载荷和极限载荷增加,较预紧力为1 kN时分别提高了18.7%和12.9%;比较双可靠性指标方法下的安全承载强度评估结果与安全系数法下的评估结果,不同预紧力下破坏安全承载强度和极限安全承载强度的平均值分别提高7.35%和20.51%,在保证安全的前提下减少了安全冗余设计,提高了材料利用率。 展开更多
关键词 复合材料 螺栓连接 预紧力 安全性分析 分散性
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复合材料层板单钉沉头螺栓连接结构拉伸性能 被引量:7
16
作者 黄文俊 孙永波 +1 位作者 程小全 聂宏 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第12期8-12,共5页
通过ABAQUS软件建立三维累积损伤有限元模型,计算复合材料层板单钉沉头螺栓连接结构的条件挤压载荷,并对其损伤机理与破坏过程进行分析;选用适合该类结构层板的损伤判据与衰减准则进行验证。计算获得的初始挤压破坏载荷与实验结果吻合良... 通过ABAQUS软件建立三维累积损伤有限元模型,计算复合材料层板单钉沉头螺栓连接结构的条件挤压载荷,并对其损伤机理与破坏过程进行分析;选用适合该类结构层板的损伤判据与衰减准则进行验证。计算获得的初始挤压破坏载荷与实验结果吻合良好,说明所建模型的有效性。在此基础上,分析了接触面摩擦、螺栓刚度和连接金属板刚度等因素对连接结构拉伸性能的影响。结果表明:接触面摩擦因数和螺栓刚度对结构拉伸性能的影响较为明显,金属板刚度的影响很小。 展开更多
关键词 复合材料层板 单钉沉头螺栓连接 拉伸性能 损伤
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复合材料天线罩螺栓连接结构损伤失效分析 被引量:4
17
作者 杨娜娜 王伟 +1 位作者 董一帆 姚熊亮 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第10期1183-1188,1235,共7页
针对复合材料天线罩螺栓连接结构的损伤失效问题,采用试验和渐近损伤分析方法对复合材料天线罩螺栓连接结构的损伤失效进行了研究,分析了螺栓连接结构在等效风载压力和拉力作用下的失效过程和失效强度,并对天线罩连接结构折角位置玻璃... 针对复合材料天线罩螺栓连接结构的损伤失效问题,采用试验和渐近损伤分析方法对复合材料天线罩螺栓连接结构的损伤失效进行了研究,分析了螺栓连接结构在等效风载压力和拉力作用下的失效过程和失效强度,并对天线罩连接结构折角位置玻璃钢蒙皮的过渡方式对其力学性能的影响进行了分析。试验和数值研究结果表明,连接结构试件的初始破坏均表现为玻璃钢蒙皮与泡沫芯材间的层间开裂,初始开裂载荷为0.7倍左右的结构失效载荷,玻璃钢蒙皮采用隔层断开过渡的加工工艺可显著提高天线罩连接结构的强度,数值预测的结构失效强度与试验结果吻合较好。 展开更多
关键词 天线罩 复合材料 螺栓连接 渐近损伤分析 试验研究
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考虑螺栓力学特性的两级机匣连接结构有限元建模及振动分析
18
作者 李浩 孙伟 +1 位作者 徐昆鹏 刘宏浩 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期501-513,共13页
航空发动机的各级机匣通过螺栓法兰连在一起形成完整的机匣连接结构,法兰边上的螺栓结合部力学参数对机匣结构的动力学特性产生明显的影响,只有对机匣连接结构进行动力学建模并进行合理的设计才能保证其具有优越的动力学性能。以两级机... 航空发动机的各级机匣通过螺栓法兰连在一起形成完整的机匣连接结构,法兰边上的螺栓结合部力学参数对机匣结构的动力学特性产生明显的影响,只有对机匣连接结构进行动力学建模并进行合理的设计才能保证其具有优越的动力学性能。以两级机匣连接结构模拟件为对象,在考虑螺栓力学特性的基础上,提出采用ANSYS软件对其进行有限元建模的方法。两级机匣连接结构有限元建模主要包括机匣内、外壳的模拟、静子叶片的模拟以及法兰边上螺栓结合部的模拟。分别采用实体单元、刚性耦合的梁单元、弹簧单元、虚拟材料4种方式模拟机匣法兰边上螺栓结合部并给出其引入机匣连接结构的方式。采用实例研究验证模型的合理性。首先,用机匣1有限元模型求解固有频率及模态振型,并结合试验采用反推辨识法获得模拟边界条件的弹簧单元参数;其次,用包含不同螺栓结合部模型的两级机匣连接结构有限元模型求解固有频率及模态振型,并用试验验证其合理性。从计算精度、耗时、建模复杂程度三方面对比两级机匣连接处4种螺栓结合部模拟方法的优缺点。研究结果表明:采用刚性耦合的梁单元模拟螺栓结合部的计算精度与实体单元的计算精度最相近,计算时间减少了44.5%,可在实际机匣连接结构有限元建模时优先选用。 展开更多
关键词 两级机匣 连接结构 螺栓结合部 有限元建模 振动分析
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螺栓连接结构对舰船复合材料夹芯板架冲击动响应的影响 被引量:1
19
作者 李怿 李典 +1 位作者 侯海量 李永清 《兵器装备工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第9期343-350,共8页
为探索核爆冲击波载荷作用下螺栓连接结构对舰船复合材料夹芯板架的影响,采用密闭空间内爆模拟核爆冲击波载荷进行螺栓连接复合材料夹芯板架冲击动响应试验,结合有限元分析,比较了一般复合材料夹芯板架与螺栓连接复合夹芯板架的动响应... 为探索核爆冲击波载荷作用下螺栓连接结构对舰船复合材料夹芯板架的影响,采用密闭空间内爆模拟核爆冲击波载荷进行螺栓连接复合材料夹芯板架冲击动响应试验,结合有限元分析,比较了一般复合材料夹芯板架与螺栓连接复合夹芯板架的动响应及变形损伤模式差异,将试验与有限元计算结果对比发现,二者复合板架的变形失效模式基本相同,且测点处最大位移相对偏差仅为7.80%,说明该数值计算方法可靠;一般复合材料夹芯板架与螺栓连接复合夹芯板架的变形模式分别为从各板格独立变形到整体板架的大变形和各板格变形到螺栓连接结构两侧的区域大变形,均伴随着加强筋节点处的纤维断裂,其中前者还伴随着迎爆面的四周边界以及背爆面中线处各结构的纤维断裂失效;螺栓连接结构能够有效减小板架变形量,减轻复合夹芯板损伤,有利于复合夹芯板架抗核爆冲击波载荷能力的提高。 展开更多
关键词 核爆冲击波 复合夹芯板架 螺栓连接结构 动响应 变形模式
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螺栓拧紧力矩对复合材料多钉连接结构疲劳寿命的影响 被引量:3
20
作者 董佳晨 杨智勇 +2 位作者 郑锡涛 宋明宇 闫雷雷 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期455-463,共9页
螺栓拧紧力矩对多钉连接结构疲劳寿命的影响不可忽视,但考虑螺栓拧紧力矩的复合材料多钉连接结构疲劳寿命预测方法却很少,提出一种复合材料多钉连接结构疲劳寿命预测方法,综合考虑螺栓与层合板的各种损伤情况,可以准确预测复合材料多钉... 螺栓拧紧力矩对多钉连接结构疲劳寿命的影响不可忽视,但考虑螺栓拧紧力矩的复合材料多钉连接结构疲劳寿命预测方法却很少,提出一种复合材料多钉连接结构疲劳寿命预测方法,综合考虑螺栓与层合板的各种损伤情况,可以准确预测复合材料多钉连接结构的疲劳寿命以及损伤演化情况。采用T300/BMP-316复合材料层合板与TC4钛合金螺栓组成的复合材料多钉连接结构对所提方法进行了验证,疲劳寿命预测结果与试验值对数误差为4.36%,且破坏模式与试验结果吻合。通过对螺栓拧紧力矩的影响规律进行探究,发现随着螺栓拧紧力矩的增加,疲劳寿命先增加后减小,存在最佳拧紧力矩。从损伤演化云图中发现当拧紧力矩小于最佳拧紧力矩时,损伤扩展不能得到有效抑制,会导致疲劳寿命降低;反之当拧紧力矩大于最佳拧紧力矩时,试验件会形成初始损伤,导致疲劳寿命降低。在工程应用中,选择结构的最佳拧紧力矩进行装配,可以有效提高结构疲劳寿命。 展开更多
关键词 复合材料 多钉连接结构 疲劳损伤模拟 疲劳寿命预测 拧紧力矩
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