复合材料层合板螺栓连接强度实验研究

通过对不同预紧力下舰船复合材料层合板单剪连接和双剪连接两种结构形式的静拉伸强度实验,考核了复合材料层板螺栓连接处的强度特性。实验结果表明:双剪连接结构强度随着预紧力的增大而增大。而在单剪连接结构中,一定范围内的预紧力可以增加连接结构的强度,过大的预紧力会使其连接强度减小。通过对以上实验现象的分析,认为预紧力对板的侧向约束限制并延缓了局部开裂和分层是预紧力增加螺栓连接结构强度的主要原因。     

复合材料螺栓连接结构数值模拟研究

在实际工程中,复合材料结构连接方式常采用机械连接形式(螺栓或铆钉)来连结复合材料构件和金属构件,而其中尤以螺栓连接更为常见.如何运用有限元软件模拟螺栓连接结构是仿真计算的关键.本文采用ANSYS软件,建立了复合材料螺栓连接结构的三维有限元模型,采用不同的边界处理方法对该结构进行数值模拟,得到复合材料螺栓孔处的载荷,并将数值计算结果与试验数据比较,探求出了该结构螺栓孔处载荷数值模拟方法.采用接触+耦合的边界处理方式不仅能较准确的模拟复合材料螺栓连接结构,而且计算时间远小于完全采用接触时的计算时间,大大提高了工作效率.     

轻型复合材料上层建筑与钢质船体连接结构设计分析

[目的]设计可靠、有效的复合材料上层建筑与钢质主船体连接结构是复合材料上层建筑在舰船上应用面临的难点之一。[方法]综合考虑各种连接结构的优、缺点,采用"π"型双螺栓、双剪切连接形式设计复合材料与钢连接结构。提取上层建筑与主船体连接位置在浪花飞溅冲击载荷作用下的垂向反力及弯矩作为设计载荷,利用有限元软件ANSYS校核2种工况下的强度。[结果]计算结果表明,各项需要考核的应力指标均小于材料的极限应力,并且保留了一定的安全裕度,所设计的连接结构较为合理、可靠。[结论]在2种设计工况的强度校核中,泡沫芯材剪切应力的安全裕度最小;对于芯材较厚的夹芯板,泡沫芯材的剪切应力是薄弱环节,故在设计复合材料夹芯板连接结构时,应重点关注芯材的剪切问题。     

船用复合材料层合板螺栓孔处疲劳寿命实验研究

复合材料层合板结构由于其优异的力学性能在舰船上得到广泛使用。此种结构一般采用螺栓连接,其连接处的疲劳特性往往决定了结构的使用寿命。针对舰船桅杆上的复合材料雷达罩,阐述如何将结构疲劳实验简化为部件疲劳实验的具体方法和过程。设计了试验件和相应的夹具,开展了复合材料层合板螺栓连接结构的部件疲劳实验。分析表明:弹簧垫圈的预紧作用可延长复合材料层合板螺栓孔处的疲劳寿命;可采用结构静强度覆盖结构疲劳并辅以部件疲劳实验的方法来评估复合材料层合板结构的疲劳性能。     

复合材料层合板螺栓连接接头极限强度分析

对基于不同渐进失效准则计算复合材料层合板螺栓连接接头极限承载力的高精度预报方法展开研究。基于Abaqus有限元软件,采用USDFLD子程序对接头进行渐进失效分析。分别采用最大应力准则、蔡-希尔失效判据、霍夫曼失效准则、蔡-吴失效准则、哈辛失效准则等5种失效准则进行数值计算。建立不同的场变量描述纤维、基体、界面的损伤状态,研究复合材料层合板螺栓连接接头在拉伸载荷作用下的损伤发展过程。研究表明,基于这5种失效准则计算的有限元仿真结果均与试验值较为接近,其中采用纤维失效和基体失效分开考虑的哈辛失效准则计算的复合材料层合板螺栓连接接头的极限强度与试验结果的准确度吻合最好,较适用于复合材料螺栓连接结构的有限元仿真。     

新型可调轨枕可靠性研究及应用

新型可调轨枕是一种可进行高精度及高效率调整的轨枕结构。轨枕本体结构内设置了预埋钢板、套管及螺母,通过连接螺栓与上部可调支座连接,后续可在轨枕本体与可调支座间插入调节钢板以达到快速调节不均匀沉降的目的。但其由于增设了预埋套管及连接螺栓,其结构的承载能力、疲劳耐久性以及螺栓抗拔力是否可满足重载机械高频率的使用要求需要进一步研究。通过相关试验研究,对该新型轨枕的可靠性进行验证。     

拼接式游览艇螺栓连接结构设计与强度校核

为解决向景区运输成品游览艇的高成本问题,采用现场拼接式游览艇。该型游览艇的船体分段在船厂加工完成,并运输至现场进行拼装,可有效解决运输问题。为保证拼接过程的可操作性和船体结构的安全性,对拼接结构进行设计与强度校核至关重要。采用螺栓连接形式设计主船体与连接桥的拼装结构,并采用有限元法对螺栓连接结构进行强度校核。校核结果表明,设计的结构形式满足强度要求。     

海上浮体插销式连接结构极限承载能力及其统计特征分析

连接结构为多模块浮体中最薄弱的环节，受力形式较为复杂，所以其极限承载能力直接影响到浮体结构的使用寿命和安全性能。本文初步设计了一种含锥度的插销式连接结构，基于罚函数法和准静态法，考虑轴销接触效应影响，对该结构进行非线性强度计算，分析其失效模式和极限强度，并研究摩擦因子和材料属性对该结构极限承载能力的影响规律，最终形成了一套考虑接触效应的复杂连接结构非线性极限承载能力及其统计特征分析方法。结果表明：插销式连接结构的失效模式为销轴受弯后与有锥度轴承挤压导致的变形失效；摩擦因子对结构极限强度的影响呈对数正态分布，且摩擦因子越大，极限强度越小；屈服强度是影响结构极限承载力的最主要因素。研究结果可为浮体用插销式连接结构的设计和安全可靠性分析提供相关参考。     

船舶轻量化T型连接结构设计及强度试验

文章从船舶轻量化的角度出发,提出了一种由复合材料夹芯板和增强泡沫胶接而成的新型T型连接结构,解决了船舶复合材料上层建筑内部壁板之间的连接问题。基于复合材料结构的设计原理和力学特性,设计了T型连接结构的拉伸试验和压缩试验,研究其在不同载况下的极限承载和损伤模式,证明T型连接损伤模式复杂,抗拉能力弱,尤其面板与腹板连接区的胶层是承载薄弱环节;依据试验结果验证数值计算方法,并规划3条技术路径以研究T型连接的抗拉特性,应用数值方法提取对应技术路径的应力和位移特征量,分析T型连接面板与腹板连接区的胶层几何参数对抗拉强度和重量的响应规律,获得连接区胶层几何夹角的建议取值为45°~60°,为复合材料船舶轻量化胶接结构的优化设计和实际应用提供了有益参考。     

子模型方法在舰船设备连接结构强度研究中的应用

对子模型方法进行了详细的介绍，并以某舰用齿轮箱为计算模型，验证了冲击载荷下子模型方法计算舰船大型设备中的连接结构强度问题的有效性，其计算结果与常规计算方法的结果十分吻合．以某舰用齿轮箱为算例进行抗冲击计算，应用子模型方法对该齿轮箱连接构件进行了强度校核．计算结果表明，该齿轮箱的连接构件可以满足相关抗冲击要求，螺栓结构的动态响应特性与螺栓的连接形式有密切关系．研究结果对大型舰载设备连接构件的强度校核提供了新思路，具有一定的参考价值．