面向角度偏差的復(fù)合材料C型梁夾緊方案研究.pdf

1、由于復(fù)合材料樹脂基體的固化收縮、樹脂/纖維/模具熱膨脹系數(shù)不同、各向異性等多因素影響，導(dǎo)致復(fù)材構(gòu)件在制造完成后尺寸精度比金屬低。當(dāng)前我國(guó)積累了一定的復(fù)合材料設(shè)計(jì)和制造經(jīng)驗(yàn)，但是與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)和水平相比依然存在差距。隨著復(fù)材在新機(jī)結(jié)構(gòu)上應(yīng)用比例的大幅度提高，面臨更多的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的裝配協(xié)調(diào)問題，因此復(fù)合材料構(gòu)件裝配協(xié)調(diào)方面的問題將更加突出，復(fù)合材料裝配協(xié)調(diào)技術(shù)已成為我國(guó)新機(jī)研制的關(guān)鍵技術(shù)之一。
　　復(fù)材構(gòu)件的制造偏差導(dǎo)致組件裝配時(shí)的

2、局部間隙，加劇了裝配協(xié)調(diào)問題。由于樹脂基體較脆，所以復(fù)合材料結(jié)構(gòu)不能用錘鉚的方法裝配，也不允許敲打和銼修。對(duì)復(fù)材構(gòu)件施加一定的夾持力使復(fù)材構(gòu)件相互貼合是消除裝配間隙、實(shí)現(xiàn)裝配協(xié)調(diào)的重要手段之一。
　　本文針對(duì)飛機(jī)用復(fù)合材料C型梁典型結(jié)構(gòu)，以有限元仿真為基礎(chǔ)，通過多組的對(duì)比仿真計(jì)算和數(shù)據(jù)分析，研究包含角度偏差的復(fù)合材料C型梁的夾持力施加后的應(yīng)力及應(yīng)變狀態(tài)，同時(shí)針對(duì)復(fù)合材料的破壞模式進(jìn)行仿真模擬以及運(yùn)算。設(shè)計(jì)并制造了相應(yīng)的C型梁測(cè)試用

3、夾具，針對(duì)復(fù)合材料C型梁實(shí)驗(yàn)件的角度偏差進(jìn)行拉伸和壓縮實(shí)驗(yàn)。實(shí)際測(cè)試數(shù)據(jù)驗(yàn)證了本文建立的復(fù)材C型梁有限元仿真模型的正確性和有效性。本文主要研究工作如下：
　　(1)復(fù)合材料C型梁有限元分析模型的建立
　　考慮復(fù)合材料C型梁的各向異性，基于Hashin準(zhǔn)則建立復(fù)合材料C型梁的纖維及基體失效以及基于界面元單元的復(fù)合材料分層失效的理論模型。通過應(yīng)用ABAQUS軟件及其用戶子程序 UMAT，實(shí)現(xiàn)了基于漸進(jìn)失效準(zhǔn)則的復(fù)合材料C型梁拉伸

4、及壓縮過程的有限元仿真建模及運(yùn)算，為后續(xù)復(fù)材C型梁的夾持力施加方案以及裝配工藝過程提供模型基礎(chǔ)。
　　(2)復(fù)合材料C型梁測(cè)試夾具設(shè)計(jì)
　　依據(jù)具有角度偏差復(fù)合材料C型梁施加夾持力的狀態(tài)及方式，設(shè)計(jì)了針對(duì)復(fù)合材料C型梁的角度偏差?yuàn)A持力施加的實(shí)驗(yàn)夾具。該夾具能復(fù)合材料C型梁緣條部分均勻地施加載荷,使其滿足測(cè)試需要，為復(fù)合材料C型梁的夾持力施加方式研究奠定了基礎(chǔ)。
　　(3)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與數(shù)據(jù)分析
　　針對(duì)復(fù)合材料C型梁