题目：典型接头结构的力学性能研究

摘 要接头结构作为航空航天领域内大量使用的基本结构，具有连接结构并传递载荷的作用，其强度直接影响到飞行器结构的安全性。所以深入研究接头结构力学性能对保障飞行器的安全具有重要意义。本文对两种接头结构进行了研究，分别是螺纹联接结构和复合材料胶接接头结构。螺纹联接结构作为连接各个部件的重要结构，需要承受各种工作载荷，包括冲击、振动、过载、温度变化等，所以其强度直接影响飞行器结构及其上各系统的工作状况，甚至可能因连接件失效导致飞行器失事。本文基于通用有限元软件ANSYS，建立了包含3D螺纹的螺栓结构及简化的螺栓结构，进行非线性接触分析。首先对简化模型、螺纹模型及经验公式三种模型进行了分析比较，得到了螺纹处应力分布的规律及简化模型更适用于工程分析的结论。然后研究了预紧力、外载荷的变化对简化螺栓模型及螺纹螺栓模型应力分布的影响，对于结构受压时，螺栓根部的应力主要由预紧力引起，结构受拉时，则主要有拉载荷引起。最后采用线性累积损伤理论对简化螺栓模型及螺纹螺栓模型进行了疲劳寿命分析，其疲劳寿命符合设计需要。复合材料胶接接头是复合材料整体化成型技术的关键，其承载能力的大小直接关系到整体结构的力学性能。本文基于通用有限元软件ABAQUS、ANSYS，分别建立复合材料π接头模型，采用最大应力准则根据各铺层应力分析结果判断接头结构的初始损伤部位及载荷。在此基础上，采用局部刚度修正方法对损伤部位进行修正并重新计算，直至给出接头结构的极限载荷。最后将上述计算结果与试验结果进行比较，可以较好的符合试验现象。