飞机复合材料构件装配间隙补偿研究

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1、中图分类号：TP391论文编号：102870515-S187学科分类号：082503硕士学位论文飞机复合材料构件装配间隙补偿研究研究生姓名张桂书学科、专业航空宇航制造工程研究方向数字化设计与制造指导教师安鲁陵教授南南航空航南南学研究生院机电学院二О一五年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofMechanicalandElectricalEngineeringResearchonAssemblyGapCompensationforAircraftCompositeComponents

2、AThesisinAerospaceManufactureEngineeringbyZhangGuishuAdvisedbyProf.AnLulingSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2015承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南南航空航南南学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南南航空航南南学可以

3、将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：摘要复合材料因其高比刚度、高比强度、抗疲劳、耐腐蚀等优异性能，在飞机结构中得到越来越广泛的应用。另一方面，复合材料构件制造精度不易控制，且复合材料构件基体较脆，层间强度较弱，强迫装配容易导致其内部结构损伤。研究飞机复合材料装配填隙补偿，掌握填隙对装配构件应变应力的影响，具有重要的理论意义和工程应用价值。本文的主要内容总结如下：针对飞机复合材料翼盒结构，基于实际制造出的翼梁、翼肋与壁板等构件的尺寸和形状误差实测值，对装配中可能的间隙形

4、状、南小和分布进行分析，以此为基础，构建了复合材料构件装配间隙的几何模型。针对所构建的复合材料构件装配间隙几何模型，考虑机械连接情况，对未填隙和填隙装配构件进行受力分析，定性分析了垫片刚度与装配构件应变应力的关系。建立了复合材料构件装配有限元模型，在装配构件未填隙和填补液体垫片、固体垫片形式下，分析未填隙补偿、填隙补偿方式及参数对复合材料构件应变应力的影响，并通过编写ABAQUS损伤分析子程序对复合材料构件进行了渐进损伤分析。设计复合材料构件装配填隙补偿实验。设计、制造填隙补偿实验装置并制备试验用液体垫片和固体垫片，模拟高锁螺栓预紧力载荷，测量未填隙装配试件和填隙装配试件应变，通过复合材

5、料本构方程计算装配试件应力，进一步分析未填隙补偿、填隙补偿方式及参数对复合材料构件应变应力的影响，和有限元分析相比较，结果表明装配试件应变应力具有相似的变化规律，验证了理论分析的结果。关键词：装配间隙，力学模型，有限元，填隙补偿，液体垫片，固体垫片IABSTRACTBecauseofhighspecificstiffness,specificstrength,fatigueresistance,corrosionresistanceandotherexcellentperformance，compositematerialsaremoreandmorewidelyusedinaircra

6、ftstructures.Ontheotherhand,compositecomponentmanufacturingprecisionisnoteasytocontrol,andcompositematerialsarehighinrigidity,brittleinmatrix,andweakininterlaminarstrength.Ifthereisgapbetweencompositepartsandnoshimmingisapplied,largerassemblystresswillbegenerated.Compulsoryassemblywilleasilyleadt

7、odamageinitsinternalstructure.Researchonaircraftcompositegapcompensation,andtheinfluenceofshimmingontheinterstitialstrainandstress,hasimportanttheoreticalsignificanceandengineeringapplicationvalue.Theprimarycontentsoft