【摘 要】
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随着航空事业的发展,飞机等飞行器的飞行速度不断提高,气动加热显著增加,因此材料的工作环境更加恶劣,对于使用材料的选取也更为严苛,故而耐高温的聚酰亚胺基复合材料应运而生,拥有
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随着航空事业的发展,飞机等飞行器的飞行速度不断提高,气动加热显著增加,因此材料的工作环境更加恶劣,对于使用材料的选取也更为严苛,故而耐高温的聚酰亚胺基复合材料应运而生,拥有广阔的使用空间。然而复合材料的大量使用又引发了新的问题。主要承力部件等多采用螺栓连接,而螺栓连接在复合材料上开孔导致了纤维断裂,在加载过程中引起几何不连续性和孔边应力(应变)集中现象。因此,研究聚酰亚胺材料的连接对于工程实际应用具有深远意义。 本研究主要内容包括:⑴介绍了耐高温聚酰亚胺树脂的主要制作工艺,复合材料连接失效的概念和国内外的研究现状等。⑵概述了各向异性材料弹性力学的基础知识,给出了正交各向异性材料计算刚度矩阵和柔度矩阵的公式。详细归纳叙述了目前主要使用的判断材料失效准则和材料刚度退化准则。概要介绍了Ansys以及Abaqus有限元求解软件的使用模块和使用领域,并进行了比较。⑶使用Abaqus自带Hashin准则,模拟了复合材料单钉模型的失效载荷。介绍了用户子程序USDFLD和VUMAT的编写流程,建立三维实体单元模型。分别使用三维Hashin准则和三维álvaro准则以及本文提出的相对应的材料刚度衰减准则,验证了程序的有效性。研究了几何尺寸比W/D、E/D以及螺栓与螺栓孔的配合间隙对复合材料层合板接头性能的作用。⑷选用VUMAT子程序对复合材料常温及高温两种条件下的接头进行了数值模拟,得到接头的失效载荷的渐进损伤图,并进行了比较分析。总结归纳本文主要研究内容,得出结论。根据本文对耐高温聚酰亚胺复合材料连接的研究进行展望,希望能对工程实际应用提供一定的参考。
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