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复合材料螺栓连接渐进失效分析与强度研究
| 论文题名： | 复合材料螺栓连接渐进失效分析与强度研究 |
| 关键词： | 复合材料;螺栓连接;渐进失效分析;相似理论;经验公式;船舶工程 |
| 摘要： | 复合材料在船舶与海洋结构物设计和制造中的应用日益普及，工程中将两个构件进行连接是不可避免的，由于螺栓连接具有传递高载荷，方便装配和拆卸等优点成为连接复合材料的热点。然而由于复合材料的各项异性以及脆性，影响接头强度的因素众多，而螺栓接头的强度决定了复合材料结构的承载能力。因此，了解螺栓接头的损伤机制，准确预测接头的强度可以更好的对其进行优化设计，充分利用复合材料结构的优势，具有比较重要的工程意义和应用价值。本文对复合材料螺栓连接的强度开展了研究，主要工作分为以下三个部分： 首先，对复合材料单钉连接极限承载力进行了研究，编写了USDFLD用户子程序，采用渐进失效法对文献中的复合材料螺栓连接实验进行了模拟，验证了有限元法的有效性。对比了单剪搭接和双剪搭接两种连接方式的极限承载力，发现双剪搭接的承载力高出了80.2%。在此基础上，分析了几何参数、层合板厚度、搭接板厚度以及孔径对双剪搭接承载力的影响。结果表明：几何参数会影响接头的破坏模式，并且在一定范围内，这些结构参数对接头的承载能力有着比较明显的影响。 其次，对复合材料多钉连接极限承载力开展了相关的工作。采用准静态法可以避免多钉连接中出现不收敛导致无法计算的问题，编写了VUSDFLD用户子程序。比较了方形排列和菱形排列的极限承载力，并讨论了排距和列距在两种排列方式下对接头承载力的影响。结果表明：相同几何尺寸下，菱形排列比方形排列承载力高出10.9%，排距对多钉连接承载力的影响比较明显。 最后，利用相似理论和经验公式的推导方法，基于有限元实验数据的支持，根据相似准则函数理论建立了复合材料单钉双剪搭接的经验公式，并进行了相关模型的验证，为复合材料螺栓连接的工程应用提供了参考。 |
| 作者： | 姚烨 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 严仁军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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