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薄层复合材料螺栓连接结构渐进失效机制试验研究

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航空学报 2021年第12期42卷 305-320页

作者：曹跃杰魏凌峰张铭豪曹增强西北工业大学机电学院西安710072

分别采用单搭接结构和双搭接结构研究了薄层复合材料层压板螺栓连接接头准静态拉伸加载渐进挤压损伤失效的过程。通过中断测试的方法利用X射线Micro-CT和扫描电镜(SEM)观察了拉伸加载过程中薄层层压板连接区域在特殊加载位置的损伤形式... 详细信息

分别采用单搭接结构和双搭接结构研究了薄层复合材料层压板螺栓连接接头准静态拉伸加载渐进挤压损伤失效的过程。通过中断测试的方法利用X射线Micro-CT和扫描电镜(SEM)观察了拉伸加载过程中薄层层压板连接区域在特殊加载位置的损伤形式和变形特征。结果显示薄层层压板渐进失效过程主要损伤形式和传统厚度复合材料层压板相比基本一致,主要包括纤维断裂、基体开裂、纤维扭折和纤维/基体脱胶。然而,在传统厚度层压板复合材料中常见的失效方式即在挤压失效平面区域和拉伸失效平面区域广泛存在的分层损伤并未出现,这主要是薄层复合材料对初始损伤裂纹有效抑制的结果。由于损伤抑制作用,薄层层压板可在加载过程中承受更高的挤压载荷,具有更大的损伤容限。

关键词：薄层层压板螺栓接头挤压损伤分层失效

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干涉配合紧固件的应力波安装仪研制

制造技术与机床 2006年第8期 46-48页

作者：曹增强西北工业大学机电工程学院陕西西安710072

介绍了应力波安装干涉配合紧固件的原理,结合工程应用提出了干涉配合紧固件应力波安装仪的方案。设计了安装仪控制系统及安装枪结构,研制成功应力波安装仪。试验表明研制的低压便携式安装仪可以满足工程需要,能够解决传统安装方法所存... 详细信息

介绍了应力波安装干涉配合紧固件的原理,结合工程应用提出了干涉配合紧固件应力波安装仪的方案。设计了安装仪控制系统及安装枪结构,研制成功应力波安装仪。试验表明研制的低压便携式安装仪可以满足工程需要,能够解决传统安装方法所存在的问题。

关键词：紧固件干涉应力波安装

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钛合金电磁铆接数值模拟

稀有金属材料与工程 2013年第9期42卷 1832-1837页

作者：张岐良曹增强秦龙刚陈允全西北工业大学现代设计与集成制造教育部重点实验室陕西西安710072 成都飞机工业(集团)有限责任公司四川成都610093

为了更深入地认识钛合金铆钉成型时镦头内温度场的变化及其对绝热剪切带形成的影响,在ABAQUS平台上建立了3D有限元模型,综合考虑了材料的应变硬化、应变率硬化、热软化效应及摩擦和结构的非线性。计算表明:剪切带内应变高度集中,温升高... 详细信息

为了更深入地认识钛合金铆钉成型时镦头内温度场的变化及其对绝热剪切带形成的影响,在ABAQUS平台上建立了3D有限元模型,综合考虑了材料的应变硬化、应变率硬化、热软化效应及摩擦和结构的非线性。计算表明:剪切带内应变高度集中,温升高达500℃,高温区域与剪切带基本重合,最高温度超过了其再结晶温度。

关键词：钛合金电磁铆接有限元铆钉绝热剪切

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铆模倾角对铆接质量的影响研究

航空学报 2013年第2期34卷 426-433页

作者：李奕寰曹增强张岐良冯东格西北工业大学机电学院陕西西安710072

电磁铆接(EMR)作为一种新的铆接工艺方法,可以使铆钉在铆模型腔内一次完成镦头成形。为了研究铆模构型对EMR质量的影响,通过数值模拟和试验对不同倾角铆模铆接的铆钉镦头、干涉量和残余压应力进行了研究分析。设计疲劳试验对不同倾角铆... 详细信息

电磁铆接(EMR)作为一种新的铆接工艺方法,可以使铆钉在铆模型腔内一次完成镦头成形。为了研究铆模构型对EMR质量的影响,通过数值模拟和试验对不同倾角铆模铆接的铆钉镦头、干涉量和残余压应力进行了研究分析。设计疲劳试验对不同倾角铆模铆接的试件进行验证和分析。研究结果表明:铆模倾角对干涉量有较大影响,倾角越小,干涉量越大;采用66°铆模倾角可以实现较理想的干涉配合,接头疲劳寿命最长。

关键词：铆模倾角电磁铆接数值模拟干涉量疲劳寿命

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基于对称加载的均匀干涉配合铆接方法

航空学报 2016年第3期37卷 1049-1059页

作者：左杨杰曹增强杨柳臧传奇西北工业大学机电学院西安710072

铆接干涉量均匀度是影响飞行器装配接头疲劳寿命、结构铆接变形的重要因素之一。为了提高铆接干涉量均匀度,采用基于应力波加载的电磁铆接双面铆接方法,对对称加载的铆接工艺方法进行了研究。利用应力波传播和叠加原理对对称加载的钉杆... 详细信息

铆接干涉量均匀度是影响飞行器装配接头疲劳寿命、结构铆接变形的重要因素之一。为了提高铆接干涉量均匀度,采用基于应力波加载的电磁铆接双面铆接方法,对对称加载的铆接工艺方法进行了研究。利用应力波传播和叠加原理对对称加载的钉杆应力水平进行理论分析,试验测量了电磁力应力波及其叠加效应。通过工艺试验和微观分析,研究了对称加载方法对铆接质量的影响。研究结果表明:对称加载方法下,双向应力波同步触发,脉冲宽度相等,钉杆理论应力水平高于单面加载;在对称应力波作用下,整体钉杆干涉量均匀,并形成有效干涉,钉头与夹层贴合紧密;对称加载钉孔绝对干涉量更大,平均干涉量大于单面加载14%,干涉量均匀度高出单面加载37.5%,有利于实现连接结构的疲劳寿命增益;对称加载方法引起的结构件铆接变形量小于单面加载,更容易保证装配件外形准确度。

关键词：对称加载铆接干涉配合干涉量均匀度疲劳寿命

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拉伸板中心孔干涉配合对载荷幅值的影响

航空学报 2014年第6期35卷 1643-1650页

作者：张岐良曹增强甘学东赵勇西北工业大学现代设计与集成制造教育部重点实验室陕西西安710072 中国航空工业集团成都飞机设计研究所四川成都610041

为研究干涉配合中被连接件最小截面(SCS)所传递载荷(截面载荷)的幅值得以降低的原理,按一定规律对销钉与板进行分区,并将其用同等刚度的弹簧代替,建立了销钉干涉配合的弹簧分析模型,进而从弹性角度解释了干涉配合中板的最小截面所传递... 详细信息

为研究干涉配合中被连接件最小截面(SCS)所传递载荷(截面载荷)的幅值得以降低的原理,按一定规律对销钉与板进行分区,并将其用同等刚度的弹簧代替,建立了销钉干涉配合的弹簧分析模型,进而从弹性角度解释了干涉配合中板的最小截面所传递载荷的幅值得以降低的原因。基于该模型分析了静载下截面载荷随外载的变化规律,得到了循环载荷下截面载荷幅值与外载幅值间的关系,其与有限元分析(FEA)结果之间的最大误差不到20%。分析发现:连接件与被连接件间的接触力随外载变化的自动调节作用是截面载荷幅值降低的原因;对于特定的绝对干涉量,干涉配合只对一定范围内的外载具有调节作用。当外载在干涉配合的有效影响区时,截面载荷幅值的降低程度完全决定于连接件与被连接件的相对刚度;若外载过大使得钉孔发生分离,干涉配合不仅对载荷幅值不再具有调节作用,还容易引起钉孔接触面的微动磨损。

关键词：干涉配合支撑效应疲劳弹簧模型载荷幅值销钉连接

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电磁铆接技术在我国的发展与应用

航空制造技术 2023年第23期66卷 14-19页

作者：曹增强郭程翔曹跃杰曹勇西北工业大学西安710072 陕西大工旭航电磁科技有限公司西安710100 重庆交通大学重庆400074

电磁铆接作为一种主要应用于航空航天制造领域的新型铆接工艺,在钛合金等难成形材料铆钉的铆接、复合材料结构铆接、干涉配合紧固件安装、接头寿命提高等方面和传统铆接相比具有明显优势。本文回顾了我国电磁铆接技术发展的历程,介绍了... 详细信息

电磁铆接作为一种主要应用于航空航天制造领域的新型铆接工艺,在钛合金等难成形材料铆钉的铆接、复合材料结构铆接、干涉配合紧固件安装、接头寿命提高等方面和传统铆接相比具有明显优势。本文回顾了我国电磁铆接技术发展的历程,介绍了电磁铆接技术的特点,分析了国内电磁铆接技术发展应用中存在的问题,认为开展电磁铆接技术的应用研究和制订电磁铆接工艺规范已成为我国电磁铆接技术发展的当务之急;提出进行电磁铆接技术应用研究、编制电磁铆接工艺规范、研制自动化电磁铆接系统、应用电磁铆接技术进行绿色装配4个发展方向;认为进一步推广和应用电磁铆接技术是推动航空工业实现绿色装配和智能装配的必由之路。

关键词：电磁铆接复合材料长寿命飞机装配干涉配合

基于应力波加载的钛合金干涉螺栓安装工艺试验研究

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西北工业大学学报 2017年第3期35卷 462-468页

作者：杨晓娜曹增强左杨杰陈昶曹跃杰西北工业大学机电学院陕西西安710072

干涉配合可大幅度提高接头疲劳寿命。对基于应力波加载的钛合金干涉螺栓的高速安装过程进行了理论分析,对其安装工艺参数进行研究。研究表明:基于应力波加载的高速安装方法的安装阻力明显小于同等条件下准静态安装方法的安装阻力,干涉... 详细信息

干涉配合可大幅度提高接头疲劳寿命。对基于应力波加载的钛合金干涉螺栓的高速安装过程进行了理论分析,对其安装工艺参数进行研究。研究表明:基于应力波加载的高速安装方法的安装阻力明显小于同等条件下准静态安装方法的安装阻力,干涉量1%、1.5%和2%下最大安装阻力分别为3.92 k N、5.64 k N和6.11 k N;安装阻力随干涉量和安装次数增加而升高,随加载速度增加而降低;多次安装容易造成孔壁划伤,同时发现加载速度过大容易引起螺栓头损伤;干涉配合紧固件安装时孔边最大凸瘤高度与干涉量、安装速度和安装次数、摩擦因数正相关。

关键词：应力波安装干涉配合安装阻力凸瘤 ABAQUS 试验设计

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玻璃纤维／铝合金层板基本成形性试验研究

中国机械工程 2008年第2期19卷 248-251页

作者：廖建曹增强代瑛马宏毅西北工业大学西安710072 北京航天材料研究院北京100095

研究了GLARE(glass fiber reinforced aluminium laminates)层板的基本成形性,通过拉伸试验测得了4种层板的性能参数,将这些性能参数进行对比分析,拟合出GLARE纤维不同方向的机械性能函数,据此函数获得了纤维不同方向的GLARE层板性能;... 详细信息

研究了GLARE(glass fiber reinforced aluminium laminates)层板的基本成形性,通过拉伸试验测得了4种层板的性能参数,将这些性能参数进行对比分析,拟合出GLARE纤维不同方向的机械性能函数,据此函数获得了纤维不同方向的GLARE层板性能;通过弯曲试验得到4种层板的最小弯曲半径和回弹角,并研究了温度对最小弯曲半径和回弹角的影响;分析了GLARE的疲劳性能。

关键词：玻璃纤维/铝合金层板基本成形性拉伸弯曲疲劳性能