沉頭螺栓锪窩誤差對復(fù)合材料連接結(jié)構(gòu)承載性能影響分析

摘 要：沉頭螺栓作為現(xiàn)代飛機(jī)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中的一種重要連接形式，其锪窩精度與裝配質(zhì)量直接影響結(jié)構(gòu)服役性能。沉頭螺栓因其能夠保證連接結(jié)構(gòu)表面齊平度，被廣泛應(yīng)用于飛機(jī)復(fù)合材料連接結(jié)構(gòu)中。由于工藝和結(jié)構(gòu)限制，锪窩角度誤差和深度誤差通常是不可避免的，并且對連接結(jié)構(gòu)力學(xué)特性和承載能力造成影響。針對以上問題，本文開展了沉頭螺栓锪窩幾何誤差對復(fù)合材料連接接頭承載機(jī)理與強(qiáng)度影響研究。在角度誤差、偏轉(zhuǎn)方向誤差以及深度誤差定義分析的基礎(chǔ)上，開展了不同誤差下的加載試驗(yàn)并進(jìn)行了顯微分析。通過對加載曲線和界面形貌的分析，揭示了不同誤差下的結(jié)構(gòu)損傷機(jī)理和接頭失效載荷，探究了锪窩幾何誤差對復(fù)合材料沉頭螺栓單搭接接頭力學(xué)行為的影響，為沉頭螺栓在復(fù)合材料連接結(jié)構(gòu)中的高效工程應(yīng)用提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：沉頭螺栓； 角度誤差； 偏轉(zhuǎn)方向誤差； 深度誤差； 損傷機(jī)理； 失效載荷

中圖分類號：V262/TB332 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.19452/j.issn1007-5453.2024.06.005

基金項(xiàng)目： 國家自然科學(xué)基金 （52005458， 52035011）；航空科學(xué)基金 （2018ZE23011）

由于飛機(jī)復(fù)合材料零部件制造、裝配與維護(hù)需求不同，造成不同的結(jié)構(gòu)件之間存在大量裝配連接形式。其中以傳統(tǒng)的螺栓連接為代表的機(jī)械連接結(jié)構(gòu)由于形式簡單、承載能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)而成為復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的重要連接形式[1-7]，而被廣泛應(yīng)用。此外，對于飛機(jī)機(jī)翼蒙皮等薄壁結(jié)構(gòu)，由于對其外形精度與表面質(zhì)量有嚴(yán)格要求，使得沉頭螺栓被廣泛應(yīng)用。……