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时间:2019-02-15
《一种分析复合材料多螺栓连接件受力的数值解析方法》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、摘要随着复合材料在航空和航天结构中应用的日益广泛,不可避免的出现了复合材料的连接问题。复合材料层合板的连接分为两类,一类为胶接,一类为机械连接。两种连接有都各自的优缺点。在飞机结构中,机械连接是传递力学载荷的主要方式。由于层合板中存在螺栓孔,容易引起应力集中而发生破坏。对机械连接条件下的复合材料板进行应力分析,可以说是可靠性设计的实质内容。由多螺栓连接的复合材料连接件,其应力分布受材料的各向异性、螺栓孔的位置、被连接板的几何尺寸、所施加的载荷、螺栓材料、螺栓与螺栓孔的间隙等因素的影响。致力于用各向异性板复变函数解法中的势函数与
2、变分原理相结合的方法,计算多螺栓连接条件下,均匀厚度的复合材料板单面连接或双面搭接时,在一定的力学载荷下,层板与螺栓的接触区域和接触应力,以及钉载分配。本文方法为数值解析方法。所引用的复势函数为级数形式,由列赫尼茨基提出,它自动满足协调条件。在复合材料板上,每个螺栓孔边的位移和应力,都可以在局部坐标系下,通过形式相同的势函数表示出来。同时栓板的接触力和边界约束产生的力以级数表示。之后,应用最小势能原理,也就是势能的最小化:势能的一阶变分为零,使之满足连接板和螺栓的平衡条件、边界条件。根据每块板的和螺栓的平衡条件和边界条件,形成
3、一个大型矩阵方程,求取该矩阵方程中的未知系数,然后根据迭代过程,使该矩阵方程的解收敛。据此可求出螺栓和连接板的接触应力和接触区域,以及螺栓间的钉载分配。计算结果表明,该计算方法所得到结果是可以接受的。关键词:复合材料,螺栓连接。复势函数,接触应力AbstractAlongwiththecompositematerialisgraduallyextensiveintheapplicationoftheaviationrealm,alotofinevitablejointproblemsappear.Thejointofcompo
4、sitelaminatecarlbesortintobondingjointandboltjoint.Therearedisadvantageandadvantageonthebondingandbolted.Mechanicaljointprovidetheprimarymeansfortransferringloadamongcomponentsintheconstructionofaircraftstructures.However,theyare矗ssociatedwithhighstressconcentration
5、arisingfromboltholesleadingtofailure.Therefore,assessmentofthestressinboltedcompositejointsisessentialforthedesignofreliablecomponents.Thestressstateinaboltedcompositejointissignificantlyinfluencedbyloadingcondition,degreeofanisotropy,platedimensions,boltflexibility
6、andtheclearancebetweenaboltandtheholeboundary.Thisstudyconcernsthedeterminationofthecontactstressandcontactregionaroundboltholeandtheboltloaddistributioninsingle-anddoublelapjointsofuniformcompositelaminateswitharbitrarilylocatedboltedundergeneralmechanicalloadingco
7、nditions.Themethodinthisstudyisananalytical/numericalmethod.ThecomplexpotentialfunctionssuggestedbyLekhnitskiiintheformofseries,automaticallysatisfiesthein-planestressequilibriumequationsandcompatibilityconditions.Thestressanddisplacementaroundboltholescanbeexpresse
8、dasfunctionsofpotentialfunction.Thecontactforcesandtheforcearisingfromdisplacementconstraintsarealsoassumedintheformofseries.Eachofthebolt
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