机械工程学报

作者：张涵寓, 宋周洲, 刘钊, 朱平

单位：1. 上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室 上海 200240;2. 上海交通大学设计学院 上海 200240

关键词：碳纤维复合材料,铝合金,胶铆混合连接,Sobol敏感性分析,力学性能可靠性；

基金：国家自然科学基金(12302152)和国家自然科学基金重点(U1864211)资助项目

胶铆混合连接是融合了胶接与铆接的一种新型连接形式，具备优异的力学性能。但是由于设计参数众多、制造工艺复杂，混合接头性能存在较大的波动性，难以保障其可靠性。所以需要对影响结构可靠性的关键参数进行识别与优化，从而控制混合连接的加工质量波动。研究提出一套基于三维有限元仿真的铝合金-碳纤维复合材料接头力学性能关键参数的识别与优化方法，通过构造高精度的三维有限元仿真模型，在力学仿真中引入来自材料、几何和装配的多个试验量化不确定源，实现了力学响应随机性预测。在此基础上，采用基于多项式混沌展开与Sobol指标结合的灵敏度分析策略，量化各参数对接头力学响应的相对贡献，识别出胶层厚度、搭接长度、碳纤维复合材料厚度和孔的纵向位置是对该混合连接接头最重要的四个参数。通过优化重要参数，使接头力学性能的可靠性达到设计要求。结果表明，该方法能在考虑参数不确定性的情况下，有效、准确地确定混合连接接头的重要参数，并用于提高混合连接的设计效率和质量。

来源：2023年第24期

《机械工程学报》期刊编辑部

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