文档介绍：西北工业大学
硕士学位论文
复合材料多钉连接载荷分配均匀化方法
姓名:黄豪杰
申请学位级别:硕士
专业:固体力学
指导教师:张博平
20070301
摘要由于纤维增强复合材料的脆性及低的延伸率,使复合材料层合板多钉连接载荷再分配能力差,各钉的载荷较金属材料更不均匀,承载大的孔首先破坏,使层合板的性能未能得到充分发挥,降低了多钉连接效率。因此,如何使各钉载荷分配趋于均匀并提高连接强度一直受到工程界的关注。本文基于经典弹性力学方法和弹簧模型方法,对单排多钉连接结构的钉载分配和旁路载荷方程进行了推导;采用三维有限元法,利用在大载荷孔上使用间隙配合、在小载荷孔上施加干涉配合的方法,使各钉载荷分配均匀化。为了便于比较,在相同条件下对滑配合及采取了载荷分配均匀化方法后的各孔危险区域应力进行了分析,结果表明,当各钉载荷趋于均匀化后,孔边的最大应力明显降低,最小应力略有提高;,对层合板的整体损伤以及各层组的损伤模式进行了研究,表明层合板在多钉连接中主要发生基体失效,当各钉载荷均匀化后,孔边单元各层组的损伤区域明显减小。在采用特征线破坏假设和准则,对多钉连接进行强度计算后,结果表明,采用适量干涉和间隙配合方法,可使多钉连接载荷分配趋于均匀,从而提高连接强度。最后,采用人工神经网络中方法中的算法,对复合材料多钉连接最优化钉孔配合参数进行了计算,并分别以各钉载荷分配相同和各孔特征线上最小强度比相等为目标函数,计算对应的干涉量和间隙量。结果表明,以最小强度比相等为目标函数所得参数优于各钉载荷相等时的参数,前者使各孔成为等强度孔,并使连接静强度提高可达%左右,表明本文采用适量干涉和间隙配合方法是可行的。关键词:复合材料层合板钉载分配均匀化人工神经网络多钉机械连接西北工业大学硕士学位论文
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学位论文作者签名:拯指导教师签名:盔接。二兰曙彳学位论文作者签名::::共毋叼年,月融岬年聀日西北工业大学业学位论文知识产权声明书西北工业大学学位论文原创性声明年挛隳本人完全了解学校有关保护知识产权的规定,即:研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西北工业大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被查阅和借阅。学校可以将本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和汇编本学位论文。同时本人保证,毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律注明作者单位为西北工业大学。保密论文待解密后适用本声明。秉承学校严谨的学风和优良的科学道德,本人郑重声明;所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知,除文中已经注明引用的内容和致谢的地方外,本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果,不包含本人或其他已申请学位或其他用途使用过的成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式表明。本人学位论文与资料若有不实,愿意承担一切相关的法律责任。‘
第一章绪论概述材料在人类社会的发展中至关重要,它同能源、信息技术共同构成了当今新技术革命的三大支柱。在世纪的国防科技领域中,先进材料技术仍将发挥着十分重要的先导和基础作用,是航空航天高技术的基础,谁能更快地开发和应用具有特定性能的新材料,谁就拥有更强大的技术潜力。因此世界各国航空航天部门都把新材料的研究开发放在特殊的地位,各国的航空航天高技术计划无不以新材料作为其重要的内容之一。当前新材料发展重点是具有优异性能的结构材料和具有特殊功能的功能材料。结构材料包括金属材料和复合材料。复合材料是指用高性能纤维及编织物增强不同基体所制成的一种高级材料,是结构材料的主要发展方向。复合材料以其典型的轻质特性、卓越的比强度、比模量、独特的耐烧蚀和隐蔽性、材料性能的可设计性、良好的气动弹性性能、制备的灵活性和易加工性等受到航空航天领域的青睐,已经在航空航天工业以及各种武器装备上得到了广泛的应用。随着复合材料技术不断发展,应用的结构部件已由次承力件发展到主承力件,而且应用面逐步扩大。复合材料已成功地应用在.、“幻影”等军用飞机、“民兵”、“三叉戟”、“株儒”等战略导弹,以及、、“豹”Ⅱ等坦克上,并取得了良好的效果。为迸一步推动复合材料在武器装备上的应用,美国正在实施“先进复合材料飞机设计”计划,预计复合材料将占飞机结构质量的.%,并使整个结构质量减轻%。隐形材料是特种功能复合材料的重要发展方向,它可以吸收大量的雷达波信号,从而达到防探测的目的。隐形材料可以涂覆在飞行器外表上,也可作为飞行器的蒙皮构件。好的吸波材料可以吸收雷达波%以上的能量。海湾战争中使用的畏苫