复合材料厚板多钉连接强度研究

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1、中图分类号：TB332论文编号：102870118-S055学科分类号：080104硕士学位论文复合材料厚板多钉连接强度研究研究生姓名刘同学科、专业工程力学研究方向工程问题的力学建模与数值仿真指导教师许希武教授南京航空航天大学研究生院航空宇航学院二О一八年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAerospaceEngineeringResearchonBearingStrengthofThickCompositeLaminateswithmultipleBoltedJo

2、intsAThesisinEngineeringMechanicsbyLiuTongAdvisedbyProf.XuXiwuSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2018承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全

3、部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要复合材料由于其出色的材料力学特性，目前得到了广泛的应用。在飞机结构设计中连接设计不可避免且始终是结构设计的关键环节。随着复合材料逐渐应用于主承力结构，需要连接的板更厚和钉径更大，连接区的受力也更为复杂。由于载荷在厚度方向的不均匀性，造成螺栓的弯曲变形和孔边应力随厚度方向的分布不均，导致原有的薄板二维有限元和理论分析方法在对厚板分析时会产生一定的误差。复合材料-金属厚板多钉机械连接的强度研究具有相当的理论

4、意义和应用价值。本文采用试验研究、文献参考和数值模拟相结合的办法，分别针对复合材料-金属厚板双钉单剪和多钉单剪机械连接结构的强度开展研究工作，主要研究内容如下：(1)开展了复合材料-金属双钉单剪挤压强度试验，分析试件的破坏模式，得到试件的承载能力；基于ABAQUS软件平台建立复材/金属双钉单剪结构三维渐进损伤分析模型，与试验对比验证了模型的有效性和正确性，讨论了厚度、孔距等参数对钉载分配、破坏模式和结构连接强度的影响。(2)建立螺栓对称分布多钉单剪连接结构三维渐进损伤分析模型，研究了多钉单剪连接结构的破坏模式与钉载分配，讨论了厚度对连接强度、钉载分配和破坏模式的影响以及横向和

5、纵向孔距对多钉单剪连接结构的连接强度的影响。(3)建立螺栓交错分布多钉单剪连接结构三维渐进损伤分析模型，研究了多钉单剪连接结构的破坏模式与钉载分配，讨论了厚度对连接强度、钉载分配和破坏模式的影响，对比了螺栓对称分布与螺栓交错分布连接结构的连接强度的差异，讨论了螺栓分布方式对结构连接强度的影响。关键词：复合材料厚板，有限元，多钉单剪，连接强度，钉载分配本文的研究工作得到了江苏省自然科学基金项目（BK20160786），国家自然科学基金(11102082)和江苏省高校优势学科建设工程的资助。本文工作在机械结构力学及控制国家重点实验室完成。i复合材料厚板多钉连接强度研究ABSTRA

6、CTCompositematerialisnowwidelyusedbecauseofitsgreatmechanicalproperties.Jointdesignisindispensableandimportantintheaircraftstructuredesign.Compositematerialarenowgraduallyusedinthemainforce-bearingcomponentswhichmakethelaminatethickerandtheboltdiameterbecomebiggerandthestrengthinconnectinga

7、reaismuchmorecomplex.Becauseoftheloadnon-uniformityexistedinthethicknessdirectionleadtotheoccurrenceofthebendingofboltandnon-uniformityofhole-edgestressdistributioninthicknessdirection,whichresultinsomedeviationsintheanalysisforthicklaminatesbasedontheor