复合材料具有普通材料无法比拟的优点,机械连接是复合材料接头中最常用的连接形式,本文系统研究了机械连接复合材料连接技术。研究材料为碳纤维增强双马来酰亚胺树脂基复合材料,以下简称复合材料。 首先,利用ANSYS9.0软件对多排螺栓连接复合材料接头各螺栓的承载比例进行了三维有限元分析。在分析过程中综合考虑了复合材料特性、螺栓与复合材料板及复合材料板与复合材料板之间的摩擦和接触、复合材料板上的预紧力、以及螺栓和复合材料板的约束条件。将所得结验结果进行了比较,两者吻合一致,说明利用该软件分析载荷分配问题有效可行。研究结果表明:间隙配合复合材料接头各钉的承载比例是不均匀的。 其次,利用ANSYS9.0软件对多排钛合金干涉环槽铆钉连接复合材料接头中各钉承载比例进行了三维有限元分析。在分析过程中采用静态接触算法模拟环槽铆钉与复合材料板的干涉配合过程。将所得结果与采用电阻应变计测量得到的试果与试验结果进行了比较,两者吻合一致,说明利用该软件分析干涉配合复合材料接头载荷分配问题有效可行。研究结果表明:采用干涉配合后可以大大缓解各钉承载比例不均匀现象。 再次,通过有限元分析、试验与理论推导,系统地研究了应力集中、残余应力、预紧力对干涉配合复合材料接头疲劳寿命的影响。研究结果表明:干涉配合复合材料接头的疲劳寿命远远高于间隙配合接头的疲劳寿命;干涉量对干涉配合复合材料接头的疲劳寿命有较大影响;干涉配合复合材料接头的有效应力集中系数小于复合材料间隙配合接头的有效应力集中系数;干涉配合复合材料接头在配合部位具有较高的残余压应力;预紧力对整个接头的有效应力集中系数有一定缓解作用,随着预紧力的增大复合材料板上的应力集中系数有缓慢减小趋势。 最后利用ANSYS软件对钛合金干涉环槽铆钉连接曲面复合材料接头在单向拉伸状态下的接触状态进行了有限元分析。研究结果表明:在存在弯曲的条件下即 使采用干涉配合也不能有效提高接头的疲劳寿命。