复合材料螺栓联接螺纹载荷分布规律研究

廖强; 卢子兴; 杨振宇; 俸翔; 张中伟; 冯志海

复合材料螺栓联接螺纹载荷分布规律研究

1.
北京航空航天大学航空科学与工程学院, 北京 100191;
2.
航天材料及工艺研究所, 北京 100076

基金项目: 国家自然科学基金（11072015；11272030；10932001；11002011）

详细信息

通讯作者:
卢子兴，教授，博士生导师，研究方向为泡沫材料力学与复合材料结构力学。E-mail：luzixing@buaa.edu.cn

中图分类号: TB330.1
计量
- 文章访问数: 1004
- HTML全文浏览量: 87
- PDF下载量: 639
出版历程
- 收稿日期: 2013-02-28
- 修回日期: 2013-06-02
- 刊出日期: 2014-02-14

Study of load distribution in the threads of composite fasteners

1.
School of Aeronautic Science and Engineering, Beihang University, Beijing 100191, China;
2.
Institute of Space Material Technology, Beijing 100076, China

摘要

摘要: 基于Abaqus有限元分析软件建立了复合材料螺栓联接的三维有限元模型，以预测复合材料螺栓联接的螺纹载荷分布，为使模型符合真实情况，将螺母支承在弹性地基上并通过Abaqus USDFLD子程序考虑了C基或SiC基复合材料拉压不对称特性。此外，本文对预测金属螺纹的载荷分布的Yamamoto方法进行了经验性的推广，使其可以反映C基或SiC基复合材料的各向异性和拉压不对称性。通过对比多组材料及几何参数下推广的Yamamoto方法（EYM）和有限元法（FEM）预测的螺纹载荷分布验证了推广的Yamamoto方法的有效性。研究结果表明：复合材料螺栓联接的载荷分布通常比金属联接的载荷分布更均匀；随着螺距与直径之比的增加，螺纹载荷分布不均程度有所增加；复合材料螺栓绕其轴线相对于螺母的转动对载荷分布几乎没有影响。
- 复合材料螺栓联接 /
- 载荷分布 /
- Abaqus /
- 三维有限元模型 /
- Yamamoto方法
Abstract: Three dimensional finite element model of composite fastener was established based on Abaqus to predict the thread load distribution of composite fasteners. In order to simulate the real situation, the nut was placed on an elastic foundation and the tension-compression modulus asymmetry of C or SiC matrix composites was considered by Abaqus users' subroutine USDFLD. Furthermore, Yamamoto's method for the metal threaded connections was empirically extended to the connections by C or SiC matrix composites with special consideration of the anisotropy and tension-compression modulus asymmetry. The effectiveness of the extended Yamamoto's method (EYM) was validated by finite element method (FEM) for different materials and different geometry parameters. The results show that the load distribution of composite fasteners is usually more uniform than that of the metal fasteners. In addition, the nonuniformity of load distribution increases with the pitch-to-diameter ratio, but the relative rotation of bolt and nut almost have no effect on the load distribution.
- composite fasteners /
- load distribution /
- Abaqus /
- 3D finite element model /
- Yamamoto's method

HTML全文

参考文献(0)

施引文献(14)

期刊类型引用(8)

1.	邓飞飞，刘明泽，刘浩轩，刘梦辉，刘一帆. 深V型复材制件交联固化成型技术创新研究. 粘接. 2024(03): 57-60 . 百度学术
2.	卢政斌，孙巍，刘路，吕秀雷，韦宁. 大尺寸复合材料帽形长桁的固化变形补偿研究. 复合材料科学与工程. 2023(05): 108-113 . 百度学术
3.	甘建业，胡伟叶，张艺澄，褚奇奕，郝小忠. 变厚度树脂基复合材料构件固化变形数值模拟与影响因素分析. 复合材料学报. 2023(07): 4195-4209 . 本站查看
4.	陶裕梅，郑子君，邵家儒. 纤维增强复材C形圆台壳件固化变形的预测方法. 航空材料学报. 2022(03): 70-79 . 百度学术
5.	李浩，程勇，张龙，彭晓博，胡中强，杨杰. 带R角碳纤维复合材料零件固化变形研究. 机械研究与应用. 2022(03): 53-56 . 百度学术
6.	黄尚洪，陈忠丽，刘平忠，张雷达. 风电叶片叶根瓦模具的复合材料固化变形研究. 复合材料科学与工程. 2021(01): 47-51 . 百度学术
7.	陈伟星，胡牧原，李文晓，官威，贺鹏飞. VARI成型V型构件固化变形和影响因素分析. 工程塑料应用. 2020(01): 51-55 . 百度学术
8.	熊文磊，苏佳智，刘小林，韩小勇，戚经革，宋天成. 热压罐工艺帽型加筋壁板长桁胶接变形问题. 航空学报. 2019(12): 255-263 . 百度学术