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复合材料单剪螺栓连接的二次弯曲效应
| 论文题名： | 复合材料单剪螺栓连接的二次弯曲效应 |
| 关键词： | 汽车车身;碳纤维复合材料;单剪螺栓连接;拉伸载荷;二次弯曲;力学性能 |
| 摘要： | 由于碳纤维复合材料具有良好的力学性能被广泛用在车身上，而复合材料与车身其他部件的连接多采用机械连接，并且多为单搭接结构。但是，当复合材料单剪螺栓连接受到拉伸载荷的作用时，由于偏心载荷的作用会产生严重的二次弯曲现象，导致螺栓发生严重倾斜，孔边应力分布不均匀，甚至会改变结构的失效形式，对结构承载能力有较大的影响。目前，现有的文献多是从结构、尺寸方面去研究二次弯曲带来的影响，而对结构设计过程中产生的一些缺陷问题，没有对其进行更加深入的研究。所以，本文对设计中可能产生的孔垂直度误差,孔与螺栓杆间存在间隙，以及层合板存在分层缺陷的几种情况，研究了垂直度误差、分层缺陷在层合板厚度方向的位置及分层缺陷的大小对单剪螺栓连接二次弯曲的影响，进而研究二次弯曲对结构力学性能的影响。 首先，结合复合材料的几种损伤模式，选取合适的失效准则和刚度退化准则并编写UMAT子程序，对UMAT运行流程进行简要的介绍。其次，建立了双钉单剪结构的三维有限元模型，对模型进行网格无关化讨论，合理进行网格划分，以实现模型的精确计算。最后，对结果进行验证，发现模型最终的损伤与试验件的损伤形貌大致吻合，而且强度预测也符合要求，说明渐进损伤模型能够对结构的损伤演化进行精准地预测。 其次，对单钉单剪螺栓连接，研究了垂直度误差(螺栓倾斜角度、倾斜方向)、配合间隙几个研究参数对二次弯曲的影响，然后从二次弯曲曲线、孔边损伤扩展、孔边应力分布以及在加载过程中二次弯曲和上、下板接触面积的变化进行分析。 最后，对双钉单剪螺栓连接，分别研究了螺栓预紧力、垂直度误差(螺栓倾斜角度和方向)对结构二次弯曲效应的影响，进而研究二次弯曲对结构性能的影响。探究了螺栓垂直度误差与分层缺陷耦合的情况下对双钉单剪连接二次弯曲的影响，并与无预埋分层的螺栓连接进行对比，分析了预埋分层大小、厚度方向位置的改变对双钉单剪螺栓连接二次弯曲的影响。 |
| 作者： | 张祎 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 刘学术 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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