螺栓拧紧过程中工况对复合材料连接结构夹紧力的影响

针对复合材料结构螺栓连接,拧紧工况的不同会改变端面和螺纹间的摩擦系数,从而影响到扭矩系数,使夹紧力随拧紧力矩变化的趋势十分复杂.首先对螺栓连接过程进行理论分析,得到了夹紧力和复合应力状态下螺栓屈服夹紧力的表达式.然后以某型号螺栓为对象进行试验研究,在规定的目标预紧力下,分别测得了不同润滑条件、垫圈条件和拧紧速度下的拧紧...     

液体垫片对复材-铝单搭接接头拉伸性能的影响

由于复合材料受本身性质以及成型工艺方法复杂性的限制,其构件的制造精度偏低,与铝合金构件装配时配合面间会产生装配间隙,而液体垫片可以很好地起到补偿效果。以复合材料-铝合金单搭接接头为研究对象,利用3D-DIC技术测量接头拉伸的实验过程,通过有限元分析与实验对比来研究强迫装配与液体垫片补偿对复合材料-铝合金单搭接接头拉伸刚度与峰值载荷的影响。研究表明:强迫装配时,接头拉伸载荷与刚度随着间隙的增大均减小;液体垫片补偿后,随着垫片厚度的增加,接头峰值载荷增大,拉伸刚度减小,但是与强迫装配时比较都增大。     

液体垫片对复合材料单搭接螺栓接头力学性能的影响

复合材料构件由于存在制造误差,装配时常常产生间隙,消除间隙的一种基本手段是向其中填充液体垫片。以复合材料单搭接螺栓连接接头为研究对象,设计了拉伸实验,选取一种改进的失效准则与对应的材料退化准则建立了渐进损伤有限元分析（FEA）模型,在此基础上研究了液体垫片对复合材料单搭接接头强度、刚度等力学性能的影响及复合材料孔内损伤演化的过程,此外还研究了液体垫片孔边的应力-应变状态。由实验与有限元结果可以得出：随着液体垫片厚度的增加,接头的拉伸刚度与峰值载荷均有所降低;相同载荷下复合材料孔内损伤加剧,孔内单元产生初始损伤时对应的载荷降低;但液体垫片厚度的增加可以降低垫片孔边的应力与塑性应变峰值,并使其分布更加均匀化,改善液体垫片孔边受力状态。     

填隙补偿对碳纤维/环氧树脂复合材料-铝合金装配结构力学性能的影响

碳纤维/环氧树脂复合材料和铝合金作为主要的航空材料，在飞机结构中存在着大量装配关系，但受成型工艺方法的限制，两种材料在制造和装配偏差的情况下，构件配合面间会产生装配间隙，当间隙超过一定大小时，需要采取填隙补偿措施。本研究基于实际结构抽象出碳纤维/环氧树脂复合材料-铝合金装配模型，使用装配试验台模拟施加螺栓预紧力，通过应变片实验比较强迫装配及垫片补偿情况下试件局部表面的应变分布，结合三维数字图像相关(3D-DIC)实验测得的试件表面应变场分析变形规律；通过有限元进行层间应力分析，提取内聚力单元各应力分量和损伤情况，研究填隙补偿对碳纤维/环氧树脂复合材料层间应力和局部损伤的影响。结合实验和仿真分析结果表明:强迫装配时，碳纤维/环氧树脂复合材料-铝合金试件主要受弯曲变形和螺栓头挤压的影响，且随着装配间隙的增大，各应变值均增大；垫片补偿在改善弯曲变形引起的应变状态的同时，也使中间贴合部位的螺栓头挤压区应变增大，但总体而言，垫片的引入使碳纤维/环氧树脂复合材料-铝合金试件表面应变分布趋于均匀，降低了碳纤维/环氧树脂复合材料损伤情况，且液体垫片补偿效果略好于可剥垫片。