复合材料力和温度耦合疲劳研究

来源 :沈阳航空航天大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qishikdjj
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复合材料因具有高强度、高比模量、低密度等优点在航空航天领域应用广泛。航空复合材料下的螺栓连接结构因安装拆卸简单、可重复使用的优点被频繁采用。飞行器高空飞行时由于气压、温度等因素致使复合材料螺栓连接力学性能变得复杂多变。因此,针对以上问题,本文开展了力和温度耦合条件对复合材料螺栓连接结构强度影响因素的研究。首先,系统地总结了复合材料螺栓连接相关理论,包括螺栓连接设计特点和失效模式、螺栓连接板应力应变关系、螺栓接头失效理论下的载荷-变形曲线以及复合材料螺栓连接损伤失效判定方法,为后续螺栓连接板试件各项参数设计以及实验结果验证提供了充分的理论依据。然后,设计实验分析了力和温度耦合下复合材料螺栓连接结构静载力学性能。实验分别采用单钉、双钉连接方式,通过改变实验温度(常温、低温(-50℃))和螺栓接头拧紧力矩(2N·m、4N·m、6N·m)的方法分析了力和温度条件对复合材料螺栓结构静载力学性能的影响。结果表明,双钉构件强度较单钉提升了20%以上,拧紧力矩的增大和温度降低对复合材料螺栓结构强度均有提升效果。最后,基于静载拉伸实验结果,设计拉-拉疲劳实验对力和温度耦合下双钉连接结构复合材料性能进行分析,采用改变拧紧力矩(2N·m、6N·m)、温度(常温、低温(-50℃))的方法,分析了力和温度对复合材料螺栓连接结构疲劳性能的影响。结果表明,随着拧紧力矩的增大及温度降低,复合材料螺栓结构疲劳寿命均有所增加。综上,本研究为飞机飞行环境下复合材料螺栓连接结构设计提供了数据参考。
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