塑木复合材料疲劳蠕变及其螺栓连接的研究

论文摘要

塑木复合材料在承重时容易产生蠕变,在连接紧固时需要用到螺栓。本文在借鉴国内外相关研究成果的基础上,结合国内工程应用上的要求,对塑木复合材料进行了疲劳蠕变和螺栓双剪连接方面的研究。取得的研究成果如下:1利用四元件Burger模型对塑木复合材料蠕变性能进行研究,研究结果表明:四元件模型可以用来模拟塑木复合材料的短期蠕变行为;塑木复合材料的瞬间弹性变形和延迟弹性变形均随着应力水平的增加而增加;随着应力水平的增加,材料结束瞬间弹性变形越早,进入延迟弹性变形阶段越快;同样,随着应力水平的进一步增加,材料结束延迟弹性变形越早,进入粘性流动变形阶段越快。2利用交变载荷的试验方法,研究了在疲劳/蠕变交互作用下塑木复合材料的断裂损伤行为。结果表明,在交变载荷为破坏载荷的80%和60%时,其疲劳/蠕变断裂曲线为三段式曲线,即瞬时弹性变形阶段、延迟弹性变形阶段和加速断裂阶段;在交变载荷为破坏载荷的40%时,38小时内其疲劳/蠕变曲线为两段式曲线。随着最大载荷保持时间的增加,塑木复合材料进入延迟弹性变形阶段越晚,弯曲挠度增加越快,断裂寿命降低。3利用EYM模型模拟塑木复合材料的双剪连接,对其破坏特征进行分析,结果表明:EYM模型可以精确地预测双剪试样的破坏载荷;双剪试样的力-位移曲线分三个阶段,分别是密实阶段、临界破裂阶段和脆性破裂阶段;随着螺孔到端口距离和螺栓直径的增加,破坏载荷均随着增大,同时裂纹长度也均随着增大。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.1.1 国内外塑木复合材料产业概况
• 1.1.2 塑木复合材料的特点及应用
• 1.1.3 塑木复合材料与实木性能的比较
• 1.1.4 塑木复合材料的发展趋势
• 1.2 本课题研究的主要意义
• 1.2.1 研究的目的
• 1.2.2 研究的意义
• 1.3 本课题国内外研究现状
• 1.4 本课题研究的内容和方法
• 1.5 本课题研究的主要特色与创新之处
• 2 塑木复合材料蠕变性能的研究
• 2.1 概述
• 2.2 试验材料及方法
• 2.2.1 原材料制备
• 2.2.2 试验方法
• 2.3 结果与分析
• 2.3.1 模型选用
• 2.3.2 模型拟合
• 2.3.3 瞬间弹性变形
• 2.3.4 延迟弹性变形
• 2.3.5 粘性流动变形
• 2.4 不同应力水平下弯曲蠕变与时间的关系
• 2.5 小结
• 3 疲劳/蠕变交互作用下塑木复合材料的断裂损伤
• 3.1 概述
• 3.2 试验方法
• 3.2.1 原材料制备
• 3.2.2 试验加载方式
• 3.3 试验结果与讨论
• 3.3.1 疲劳/蠕变断裂曲线
• max 保持时间与疲劳断裂寿命关系'>3.3.2 载荷 P_max保持时间与疲劳断裂寿命关系
• 3.4 小结
• 4 双剪连接模型理论
• 4.1 理论概述
• 4.2 模型类型的描述
• 4.3 基本假定
• 4.4 输入参数
• 4.5 螺栓的负载情况
• 4.6 单剪连接模型
• 4.7 双剪连接模型
• 4.8 单剪模型受力分析
• 4.8.1 单剪模型Ⅰm 和Ⅰs 受力分析
• 4.8.2 单剪模型Ⅱ的受力分析
• 4.8.3 单剪模型Ⅲm 受力分析
• 4.8.4 单剪模型Ⅲs 受力分析
• 4.8.5 单剪模型Ⅳ受力分析
• 4.9 双剪模型受力分析
• 4.10 小结
• 5 塑木复合材料双剪破坏特征分析
• 5.1 概述
• 5.2 试验分析
• 5.3 试样的制备
• 5.4 螺栓
• e）'>5.5 螺孔负载强度（F_e）
• 5.5.1 试验方法
• 5.5.2 试验结果
• 5.5.3 结果分析
• 5.5.4 小结
• 5.6 螺栓的抗弯强度
• 5.6.1 试验方法
• 5.6.2 试验结果
• 5.6.3 分析与讨论
• 5.7 双剪试验
• 5.7.1 试验方法
• 5.7.2 试验结果
• 5.7.3 结果分析
• 5.8 小结
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 详细摘要