航空复合材料机械连接多钉双剪连接技术

本文主要探究了航空复合材料中的多钉双剪连接技术及其优化策略。使用ABAQUS有限元分析计算软件建立多钉双剪连接结构有限元模型,并分析了搭接板厚度、钉孔直径对钉载分配、极限载荷的影响。结果表明,减小搭接板厚度,可以改变各钉承载比例,并提高连接结构的极限载荷。相比于阶梯型搭接板,使用斜削型搭接板能进一步提升多钉双剪连接结构的极限载荷。改变钉孔直径同样能起到优化钉孔载荷分配和提高极限载荷的效果,在搭接板厚度一致时,将钉孔直径增加1 mm,最高可以使极限载荷提升4.81%。由此可得,在多钉双将连接中,适当的减小搭接板厚度和增加钉孔直径,对优化钉载分配和提升极限载荷有积极帮助。

飞机多钉壁板混合结构热应力分析与验证

为了研究飞机机械连接混合结构在运营环境极端温度下产生的热应力,在刚度法基础上考虑温度场引起的变形,推导了典型单搭接连接件由热应力引起的钉载计算理论公式。针对壁板等较为复杂的大尺寸结构热应力分析难题,以铝合金“Z”型长桁和复合材料蒙皮通过40个螺钉机械连接组成的多钉壁板为研究对象,基于梁-壳组合单元,建立了壁板结构2维仿真模型,获取了结构热应力和钉载分布规律。此外,通过开展低温环境试验,分析了结构中复合材料及金属在不同温度下由热应力引起的应变。结果表明,有限元分析和试验数据具有较好的一致性,通过平面建模方法可以有效减低多钉连接结构建模难度及计算量;多钉壁板的钉载分布规律为“U”型,最大载荷量级约为3500 N,为后续结构强度分析提供依据。

螺栓拧紧力矩对复合材料多钉连接结构疲劳寿命的影响

螺栓拧紧力矩对多钉连接结构疲劳寿命的影响不可忽视,但考虑螺栓拧紧力矩的复合材料多钉连接结构疲劳寿命预测方法却很少,提出一种复合材料多钉连接结构疲劳寿命预测方法,综合考虑螺栓与层合板的各种损伤情况,可以准确预测复合材料多钉连接结构的疲劳寿命以及损伤演化情况。采用T300/BMP-316复合材料层合板与TC4钛合金螺栓组成的复合材料多钉连接结构对所提方法进行了验证,疲劳寿命预测结果与试验值对数误差为4.36%,且破坏模式与试验结果吻合。通过对螺栓拧紧力矩的影响规律进行探究,发现随着螺栓拧紧力矩的增加,疲劳寿命先增加后减小,存在最佳拧紧力矩。从损伤演化云图中发现当拧紧力矩小于最佳拧紧力矩时,损伤扩展不能得到有效抑制,会导致疲劳寿命降低;反之当拧紧力矩大于最佳拧紧力矩时,试验件会形成初始损伤,导致疲劳寿命降低。在工程应用中,选择结构的最佳拧紧力矩进行装配,可以有效提高结构疲劳寿命。

复合材料夹芯板多钉连接结构孔周应力分布研究

文中基于试验和数值计算方法分析了夹芯复合材料-钢连接结构中各螺栓孔周应力分布规律,对比试验测量结果与非线性有限元计算结果,验证了有限元方法的准确性.并在此基础上,探索螺栓-孔接触面摩擦系数、螺栓预紧力、螺栓间距等因素对孔周应力分布的影响.结果表明:接触面摩擦系数的减小和预紧力的增大都会使螺栓孔周应力增加.螺栓间距的改变对孔周应力的分布也产生较大的影响.

池氏经椎弓多钉固定撑压装置矫正脊柱侧凸

应用池氏经椎弓多钉固定撑压装置矫治脊柱侧凸患者150例，Cobb角大于100°的侧凸矫正率为59．2％，50°～100°为68．63％，50°以下为76．71％。术中并发推弓定位不准2．4％，螺钉过长0．54％，胸膜和脊膜刺破0．27％，神经根损伤0．13％。术后并发断律为3．3％，断钉为0．41％，折弯为0．82％，脱出为0．41％，创口感染为2％，畸形复发率4％，假关节为3．3％。

复合材料层合板多钉连接结构累积损伤过程可视化仿真模拟

建立了分析复合材料层合板多钉连接结构的三维有限元模型,考虑了接触状态非线性和累积损伤过程非线性的影响,运用ANSYS中的APDL编制程序实现了对复合材料层合板机械连接结构整个承载过程的可视化仿真模拟,同时进行了T300/QY9512复合材料层合板多钉单剪拉伸试验。结果表明,在一定几何尺寸下,复合材料层合板多钉连接结构钉载分配的不均匀性在整个承载过程中并无明显改善。根据本文中提出的累积损伤模型对各孔位变形进行了计算,计算结果与试验结果吻合较好。从累积损伤过程的仿真结果可以明显看出,不同几何尺寸的多钉连接结构中各钉孔附近损伤的起始和发展过程具有明显的区别。优化设计结果表明,不同钉孔处层合板厚度的改变对各钉钉载分配无明显影响,但孔边法向和切向应力大小和分布均受到严重影响,对整个多钉连接结构的损伤程度产生很大变化。

有限尺寸多钉连接件钉传载荷计算的解析方法

提供一种确定多钉连接件中钉传载荷的解析方法，这个方法将被连接件看作弹性体，以经典结构力学以及弹性理论平面问题复变函数解法为基础，建立了求解钉传载荷的线性代数方程组并给出了若干算例。这个方法不仅具有合理的力学模型，而且具有计算的简捷性与适用的广泛性。

多钉连接件钉传载荷计算的一个解析方法

对多钉连接件钉传载荷的计算问题提出了一个解析分析方法，推导了求解钉载的线性代数方程组并给出了若干算例。该方法使用方便，并具有工程分析所要求的精度。

复合材料单排多钉连接三维累积损伤强度分析

机械连接是复合材料结构的主要连接形式,针对复合材料层合板单排多钉双剪联接接头,建立了静拉伸三维累积损伤模型,考虑了多种最终失效判定准则;考虑了单排钉不同的几何尺寸。结合有限元技术即应力分析、失效判定准则、损伤后材料性能退化及机械连接最终失效准则,对复合材料机械连接接头部位在静载作用下的累积损伤失效过程及各钉孔孔径的变化过程进行模拟分析。用该模型预测的结果与试验结果进行了比较分析,数值分析结果与试验结果比较一致。

复合材料多钉连接结构自动建模与钉载分析技术研究

采用壳单元模拟相连接的板,梁单元模拟螺栓,并用PATRAN中的Gap单元与MPC多点约束实现板与螺栓的接触与相互约束,较好地模拟了复合材料多钉搭接板结构在外载荷作用下的翘曲变形。经验证,该模型能较精确地预测单搭接和双搭接结构的钉载分配比例。基于此二维模型,针对多钉连接结构的几何特点,建立起一套具有共性的网格划分策略。编写基于PCL语言的参数化建模程序,读取数据库文件中的参数数值,可自动、快速地建立该类型结构的有限元模型,实现钉载计算的快速有效分析。

层合板多钉机械连接载荷分配三维有限元分析

用三维有限元方法对层合板单排四钉机械连接钉载分配进行了分析。计算了复材板与钢板、铝板双搭接时的载荷分布。结果表明，在最大承载孔上理论值与试验值误差不大于１６％。各孔的载荷分配主要取决于连接板的刚度，与孔径关系不大。

金属和复合材料多钉连接钉载分配研究

本文针对金属-复合材料多钉连接件的载荷分布进行试验研究和数值分析。首先,通过应变电测法测量了一列三螺栓双剪连接件的钉载分配比例,揭示出该比例随载荷变化的现象和特征。然后,建立了考虑多面接触的三维实体有限元模型,在计算分析中考察钉-孔间隙分布、预紧力和摩擦对钉载分配的影响规律。计算结果表明:初始间隙是影响钉载分配比例的最重要的因素之一;通过改变初始间隙分布可以对试验中钉载分布的变化规律得出合理的解释;摩擦和预紧力对钉载分配比例的影响较小。

多钉连接复合材料板钉传载荷的估算

多钉连接的钉传载荷和板孔应力的计算是很重要也很复杂的一个问题。采用各向异性板的复变函数理论和边界配置方法,对连接件进行分区,加以限制条件,对多钉连接的复合材料层合板的钉载和板与螺栓间的接触应力和接触区域进行了计算。板和钉之间的接触应力显著受到连接板的几何尺寸、加载的条件、材料的各向异性、钉与孔之间的间隙、钉的柔度等因素的影响。在计算条件中施加了这些因素的影响。

温度对多钉连接CCF300/GW-300层合板拉伸性能的影响

对国产CCF300/GW-300复合材料层合板与铝合金板4钉连接结构在常温及150和250℃环境下的拉伸性能进行试验研究,分析了不同温度下试件的破坏行为,并对比不同温度下连接试件的条件挤压强度和最大挤压强度,分析了温度对于结构连接性能的影响。研究结果表明,150℃时条件挤压强度较常温有所增大,250℃时试件条件挤压强度和常温的接近;常温下试件发生紧固件的拉伸破坏,高温下主要发生层合板的挤压破坏,螺栓产生明显塑性变形。

复合材料-钛合金混合结构多钉连接钉载分布及有限元计算

连接部位通常是复合材料结构强度的薄弱环节,复合材料的多钉连接由于存在钉载分配不均匀性而降低了其连接的强度,因此确定钉载分布规律及其影响因素对提高多钉连接的传载效率具有重要意义。以复合材料-钛合金混合结构为研究对象,分析凸头、沉头两种紧固件连接下复合材料板间共固化、胶接和分离三种装配形式的钉载分配特性以及不同装配形式对钉传载荷的影响;利用应变电测法测量连接区钉孔的应力分布;采用ABAQUS软件建立三维有限元实体模型,对钉群的钉载分配行为进行仿真分析及试验验证。结果表明:除沉头铆钉复合材料板共固化连接件的钉载分配呈加载端至支反端逐渐递减的阶梯状外,其他各形式连接件的钉载分配皆呈两边高、中间低的浴盆状,仅各排钉载所占比例有所区别;复合材料板分离件各排钉载差距最大,胶接件次之,共固化件差距最小。

复合材料等刚度多钉螺接载荷分配的实验研究

本文详细描述了复合材料等刚度多钉螺接载荷分配的测试过程。着重探讨载荷传递的测试方法以及连接的迭层顺序对载荷分配的影响。4钉螺接试件系纤维增强碳/环氧复合材料制成,各螺栓串联排列并沿钉孔的中心连线方向施加拉伸载荷。本文通过对螺栓位移量的测量,得以确定连接中各钉承载的百分比,发现多钉连接的载荷分配对迭层板中±45°铺层含量相当敏感,±45°纤维含量的增加将加剧多钉螺接载荷分配的不均。受载最严重螺栓的承载百分比亦随迭层板中±45°纤维含量的增加而呈上升趋势。

刚度比对复合材料多钉连接钉载分配影响研究

通过试验和有限元分析研究被连接元件的相对刚度对多钉双剪连接钉载分配的影响。对2种厚度层压板各研究了4种刚度比情况,对每种情况都用3种有限元模型进行了钉载分配的计算,计算结果与试验结果符合较好。得出的结论可以用于复合材料结构的设计。

T800碳纤维复合材料多钉连接层压板钉载分布及有限元计算

通过对T800碳纤维预浸料复合材料层压板多钉连接试验件进行轴向拉伸测试,测得了整个试验件的载荷-位移曲线和每一个钉孔附近的应变-载荷曲线。试验结果表明,首末两排钉承担载荷最大,中间排钉载荷最小;试件的破坏都是发生在第一排钉附近;破坏模式主要为钉孔挤压和层压板拉伸破坏;建立了相应的有限元模型,模拟结果和试验结果的一致说明了有限元模型的合理性。

复合材料层板多钉机械连接强度计算方法

提出了一种适于设计计算使用的复合材料层板多钉机械连接强度分析方法。该方法将复合材料板多钉机械连接强度分析问题化为求解各向异性体弹性理论中的复势函数边值问题,以Faber级数和最小二乘边界配置技术为工具导出了孔边应力的级数解表达式。选用的孔边特征曲线上的点应力失效判据避开了孔边接触、材料非线性、大位移、刚度减缩等复杂且难以验证的强度摸拟计算过程。计算方法与试验符合性较好。文中还详细探讨了铺层比例、排距等设计参数对钉载分配、挤压强度的影响规律。

关于新型双壁多钉连接钢保温筒仓的结构与受力关系的研究

钢筒仓在粮食储存方面发挥着重要作用。本文的研究对象是新型双壁多钉连接钢保温筒仓,对1个1 000t级仓容的筒仓进行了储料荷载作用下的有限元模拟,建立了多个模型,比较了在内、外环梁单独作用下,筒仓的受力情况以及有仓门开孔时的受力情况,研究了筒仓内环梁和外环梁的作用及仓门开孔的影响。研究结果表明:内、外环梁可改善筒仓受力性能;内、外环梁的作用可以互相渗透;仓门开孔对筒仓整体受力性能影响较小,但对其附近的仓壁板的受力削弱作用明显。