郭鑫
- 作品数：10 被引量：23H指数：4
- 供职机构：北京航空航天大学航空科学与工程学院更多>>
- 发文基金：凡舟基金更多>>
- 相关领域：航空宇航科学技术一般工业技术更多>>
- 3钉带衬套复合材料/金属接头拉伸疲劳性能试验研究被引量：3
- 2021年
- 带衬套沉头螺栓连接已经在复合材料连接结构中得到了一定的应用,需要对其疲劳性能进行研究。本研究对一种单搭接3钉带衬套碳纤维复合材料/钛合金沉头螺栓连接接头进行了静态拉伸试验,测量了接头的载荷-位移曲线、拉伸极限强度与条件挤压强度。在此基础上,确定67%接头极限载荷为拉伸疲劳最大载荷,按应力比为0.1的循环载荷对接头进行疲劳试验,并与对应的无衬套接头进行了对比,研究了衬套对该接头疲劳性能的影响。结果表明,衬套的引入改善了应力分布情况,使结构疲劳寿命延长了98.4%。同时,静态拉伸试验中发生层合板的钉孔挤压以及净截面拉伸破坏,疲劳试验中发生钛合金板的拉伸疲劳破坏,部分无衬套接头还发生了螺栓疲劳破坏。经分析发现,两类材料的疲劳性能表现差异较大,复合材料/金属机械连接接头的疲劳破坏模式会因载荷水平的不同而发生变化,在低于一定载荷水平下容易出现金属结构的破坏。
- 安子乾舒茂盛程羽佳郭鑫刘小冬程小全
- 关键词：复合材料螺栓连接
- 带衬套沉头螺栓复合材料/金属接头拉伸性能被引量：8
- 2019年
- 对带衬套沉头螺栓连接复合材料/金属接头进行拉伸试验,测量了接头的载荷-位移曲线和面外变形等性能,研究了接头的拉伸行为。利用ABAQUS软件,建立了接头的有限元模型,计算得到的条件挤压载荷、极限破坏载荷和破坏模式与试验结果吻合较好,证明了所建有限元模型的有效性。利用该模型,分析了接头破坏的机理,并进一步研究了螺栓与衬套过盈量、拧紧力矩和钛板厚度等因素对接头拉伸性能的影响。结果表明:适度的增大螺栓与衬套的过盈量能有效提高接头的刚度和强度;在一定范围内增加拧紧力矩能提高接头的承载能力;增加钛板的厚度,对接头的刚度有明显提升,但对极限破坏载荷影响较小。
- 陈坤舒茂盛胡仁伟郭鑫程羽佳程小全
- 关键词：复合材料层合板衬套
- 3钉带衬套复合材料/金属接头拉伸疲劳性能被引量：2
- 2021年
- 带衬套沉头螺栓连接已经在复合材料连接结构中得到了一定应用,需要对其疲劳性能进行研究。本工作在单搭接3钉带衬套碳纤维复合材料/钛合金沉头螺栓连接接头实验研究基础上,建立复合材料及金属结构的疲劳分析模型,对结构的疲劳性能进行有限元分析,并与无衬套接头模型进行对比,研究衬套对接头疲劳性能的影响。结果表明,使用衬套比仅采用螺杆过盈装配能够更加有效地提升接头的疲劳寿命,其中层合板寿命提高了约3.6倍,钛合金板寿命提高了约2.7倍,螺栓寿命提升了约14倍,并且仅出现钛合金板破坏,紧固件不破坏。结合实验结果分析发现,由于复合材料和金属材料自身疲劳性能的差异,其机械连接结构的疲劳破坏模式会因载荷水平的不同而发生变化;当载荷水平较低时,金属结构更容易发生破坏。
- 安子乾舒茂盛程羽佳郭鑫程小全
- 关键词：螺栓连接
- 沉头单钉连接层合板拉伸试验与分析被引量：4
- 2016年
- 为了研究复合材料层合板沉头单钉螺接结构的拉伸性能,对试验件进行了拉伸试验,并通过ABAQUS/Standard基于Hashin失效判据建立了三维渐进损伤有限元模型,计算得到的条件挤压载荷、极限挤压载荷均与试验吻合良好,说明了所建模型的有效性。在此有限元模型的基础上,分析了挤压过程中钉孔的渐进损伤过程,并且研究了螺栓的拧紧力矩、钉孔间隙和连接金属板厚度等因素对结构拉伸强度的影响。结果表明:拧紧力矩在一定范围内可以提高结构强度,并且抑制了分层损伤的出现;钉孔间隙则改变了钉孔初始接触状态,显著地降低结构的强度,而金属板厚度对结构的强度影响较小。
- 刘鹏程小全刘淑峰王松伟郭鑫
- 关键词：复合材料层合板有限元方法
- 冲击位置对挖补修理层合板冲击后压缩性能的影响被引量：4
- 2013年
- 使用过程中的低速冲击损伤对修理后的复合材料结构同样会造成威胁。设计并进行了复合材料挖补修理结构的低速冲击及冲击后压缩试验,测量了试验件的损伤投影面积和剩余压缩强度,分析了不同冲击位置的影响。结果表明,挖补修理层合板冲击后压缩强度比未修补板的低,挖补层合板对低速冲击位置较为敏感。冲击点离开挖补区一定距离后,挖补对层合板的低速冲击及其继后压缩性能的影响消失。
- 赵文漪程小全郭鑫张纪奎胡仁伟
- 关键词：复合材料层合板低速冲击
- 复合材料单搭多钉连接钉载分配研究
- 随着复合材料在航空航领域有着越来越广泛的应用，复合材料连接分析与设计越来越重要，特别是多钉连接载荷分配问题。为了研究多钉连接载荷分配，设计了复合材料4钉单搭连接拉伸试验件，试验中测量了试验件拉伸过程中的应变分布，并计算出...
- 吕光全郭鑫张纪奎程小全
- 关键词：复合材料层合板多钉连接载荷分配
- 湿热环境对复合材料疲劳性能的影响被引量：4
- 2017年
- 湿热环境对复合材料性能的影响可以归于对基体性能和界面性能影响的综合,一般湿热环境下材料性能会有所降低,但某些情况下湿热反而会使复合材料的力学性能提高。湿热环境下疲劳初始损伤出现较迟,最终破坏时纤维表面较为光滑,少有基体附着。实验对湿热疲劳试验过程中的环境、载荷、终止条件等几个部分进行讨论,其中试验件吸湿方法和湿热环境保证是进行湿热环境下疲劳试验需考虑的重点。对目前提出的3种疲劳寿命预测方法进行了对比,提出其一致的表达形式,并根据湿热环境对于复合材料疲劳寿命的影响规律,给出了该预测模型在湿热环境下的修正方法。
- 沙勐熊欣许名瑞曾本银郭鑫程小全
- 关键词：复合材料湿热环境破坏模式
- 复合材料单搭多钉连接钉载分配研究被引量：1
- 2013年
- 为了研究多钉连接载荷分配,设计了复合材料4钉单搭连接拉伸试验件,测量了试验件拉伸过程中的应变分布,并计算出各钉的承载。结果表明,单搭接连接件由于次弯曲影响很难准确测量出载荷分布;4钉承载比例不均匀,中间两钉承载较小,外侧两钉承载较大。
- 吕光全郭鑫张纪奎程小全
- 关键词：复合材料层合板多钉连接载荷分配
- 含不同直径微脉管层合板拉伸性能研究
- 2024年
- 针对微脉管对层合板力学性能的影响,对含不同直径微脉管层合板的拉伸性能进行研究。通过试验测量了含不同直径微脉管层合板的拉伸性能,得到拉伸强度与刚度。建立了含微脉管层合板的精细化有限元模型,综合考虑了微脉管引起的富树脂区、纤维局部弯曲和铺层局部纤维体积分数变化的影响,对含微脉管层合板的拉伸性能进行了分析,并得到了试验结果的验证。在此基础上,分别就微脉管方向和直径对层合板拉伸性能的影响进行了研究。结果表明:当微脉管垂直铺层方向时,使单向层合板纵向拉伸强度降低,但刚度基本不受影响;微脉管直径越大,拉伸强度降低幅度越大;与不含微脉管层合板相比,含直径为0.255 mm和0.4 mm微脉管的层合板拉伸强度分别下降了21.9%和39.9%,但刚度变化不超过1.4%;当微脉管直径变化时,层合板拉伸损伤与破坏过程也发生变化。
- 冉广陵马埸浩安子乾赵大方郭鑫程小全
- 关键词：复合材料层合板自修复微脉管有限元
- 沉头螺接复合材料接头失效预测强度包线法
- 2024年
- 多钉连接复合材料接头设计分析中,常用强度包线来预测其强度与失效模式。目前所使用的强度包线法只适用于凸头螺接结构,无法应用于沉头螺接结构。该文建立了带衬套沉头螺接复合材料接头有限元模型,对3钉连接结构进行了拉伸性能分析,并通过试验结果验证了模型的有效性,然后用该模型对衬套的作用进行了研究。在此基础上,提出了适用于沉头螺栓复合材料连接结构强度和失效模式预测的强度包线法。结果表明:使用衬套比仅采用螺杆过盈装配能够明显减慢孔边损伤扩展速率,避免接头各钉载的比例在拉伸过程中剧烈变化;引入衬套能提高接头的承载能力和刚度,其2%偏移载荷、极限载荷和刚度比不带衬套接头分别提高了14.08%、5.21%和6.04%。通过计算少量单钉螺接接头的损伤情况,便可以绘制出相应参数多钉连接结构的新型强度包线。利用新型强度包线,能准确预测沉头和凸头螺接接头的强度和失效模式。
- 薛茜薇杜晓渊郭鑫程羽佳程小全
- 关键词：复合材料螺栓连接
