面向脆性结构件胶接的保压缓冲特性研究

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1、中图分类号：V262.4+1论文编号：102870518-S155学科分类号：082503硕士学位论文面向脆性结构件胶接的保压缓冲特性研究研究生姓名赵鑫学科、专业航空宇航制造工程研究方向飞机数字化装配指导教师黄翔教授南京航空航天大学研究生院机电学院二О一八年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofMechanicalandElectricalEngineeringResearchonpressureretainingandcus

2、hioningcharacteristicsforbondingofbrittlestructuralpartsAThesisinManufacturingEngineeringofAeronauticsandAstronauticsbyZhaoXinAdvisedbyProf.HuangXiangSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2018承诺书本人郑重声明：所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进

3、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：I南京航空航天大学硕士学位论文摘要目前飞机的胶接工艺主要应用于复合材料之间的连接，对于某些高强度，有曲率，轻质易碎的脆性复合材料，在胶接过程的保压阶段，直接对其进行刚性

4、加载会造成脆性复合材料外表面的应力集中，无法满足其安全保压的要求。有必要在保压过程中进行缓冲，实现脆性结构件的柔性保压。但就目前来说，关于脆性结构件保压缓冲的特性存在着以下问题：缓冲垫材料的选择问题；缺少系统的缓冲均匀性优化方案；异形脆性结构件在保压胶接过程中侧滑严重，需要对保压力位姿进行矫正设计。针对以上问题，本文搭建了脆性结构保压缓冲系统，综合Abaqus仿真与实验分析的方法对其进行了研究。本文主要研究内容如下：(1)对常用缓冲材料的性能，适用范围进行了研究，从保压缓冲的安全性与可靠性出发，最终选择了硬度为Shore0040°的

5、硅橡胶作为脆性结构件保压缓冲的材料。(2)阐述了超弹性材料常用的六种本构模型，通过单轴压缩、体积压缩实验，拟合出所选材料的本构模型参数，为有限元分析提供了数据基础。(3)提出了脆性结构件缓冲均匀性评估模型以及缓冲均匀性优化方案，包括其优化性能，适用范围，并结合仿真与实验验证的方法，证明了优化方案的可靠性。(4)针对脆性结构件胶接过程中发生的侧滑现象，提出保压力位姿算法，结合有限元仿真以及保压实例验证了该算法可以将工程上脆性结构件在保压过程中的侧移控制在0.1mm以内。关键词：脆性结构件，胶接，保压，超弹性体，有限元I面向脆性结构件胶

6、接的保压缓冲特性研究ABSTRACTAtpresent,thebondingprocessofaircraftismainlyappliedtotheconnectionbetweencompositematerials.Inthepressureholdingstageofthebondingprocess,directrigidcompressiononcurvedresinbasedbrittlecomposites,whichishighinstrength,lightandfragile,willcausethestres

7、sconcentrationontheoutersurfaceofthebrittlecomposite.Therefore,itisnecessarytobufferthecompressionprocesstorealizetheflexiblepressureprotectionofthebrittlestructuralparts,otherwisethesafetyrequirementscannotbemet.However,forthemoment,therearethefollowingproblemsregardi

8、ngthecharacteristicsofthepressure-bufferedcushioningmember.Firstly,suitablecushioningmaterialhasnotbeenfound.Secondly