AL-Li合金航空板材膠接工藝及接頭強度分析.pdf

1、膠接技術在國民經(jīng)濟各個領域發(fā)揮了巨大的作用和取得了顯著的經(jīng)濟效益。為保證足夠強度和減輕結構重量，飛機常做成薄壁結構，且以鋁合金為主要材料。在長年的使用過程中，飛機結構承載著復雜多變的載荷和環(huán)境影響，容易產(chǎn)生裂紋和腐蝕，影響結構強度和飛行安全，與傳統(tǒng)的焊接、鉚接、螺接修理方法相比，飛機金屬結構的膠接技術具有降低結構的應力集中水平，提高使用壽命，簡化工藝等優(yōu)點，成為當今國內(nèi)外正在深入研究的一項經(jīng)濟而有效的飛機結構延壽方法。
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2、響膠接質(zhì)量的因素較多，如材料、工藝、環(huán)境以及操作者主觀條件等，且強度離散性大，質(zhì)量控制要求嚴格，在外載荷作用下，同時受到宏觀缺陷和內(nèi)應力、界面特性、使用環(huán)境等的影響，膠接構件容易產(chǎn)生裂紋甚至失效。
　　 論文以航空用鋁鋰合金AL-LI-S-4為研究對象，對于使用廣泛的單搭接膠接結構，進行了實驗研究和有限元分析，系統(tǒng)地研究了材料表面處理和膠接件制備工藝，開展了膠接強度影響因素研究的工作。論文研究工作主要包括以下幾個方面:
　

3、　 (1)參照相關標準和結合實際需要，確定了鋁鋰合金膠接試件的幾何尺寸，制定了不同的材料表面處理和膠接件制備方案，通過膠接強度的實驗結果分析，得出了最佳的試樣制備工藝流程，并確定了相關工藝參數(shù)，包括:機械打磨、粘接用膠、氧化工藝參數(shù)以及固化工藝參數(shù)。
　　 (2)研究了不同的搭接長度、膠層厚度以及間隙連接對鋁鋰合金膠接件力學性能的影響，比較試驗結果，同時考慮到結構減重，節(jié)省材料等的因素，確定了合適的膠層參數(shù)。
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4、3)建立了膠接接頭有限元模型，確定了膠接分層失效的建模方式、合理的參數(shù)求解方法和收斂判據(jù)，得出了膠接接頭模型單元類型選取、網(wǎng)格劃分的一般原則，為研究金屬膠接結構的有限元分析提供了理論依據(jù)。
　　 (4)比較有限元分析結果和拉剪實驗結果，從結果文件查看膠層脫膠時的分層指數(shù)，通過度量膠層撕裂長度計算得出膠接失效時的應力值，驗證模型建立的正確性。
　　 (5)研究了有限元模型在相同載荷下，不同膠層尺寸和膠接方式對內(nèi)應力分布的影