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復(fù)合材料連接技術(shù) 謝鳴九pdf(復(fù)合材料連接技術(shù) pdf)

發(fā)布時(shí)間:2022-11-08 15:55:18 人氣: 來(lái)源:萬(wàn)千緊固件

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  復(fù)合材料機(jī)械連接技術(shù)在國(guó)內(nèi)已經(jīng)研究并使用多年,已大量在復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中使用普通鈦合金組合螺栓和鈦合金高鎖螺栓等鈦緊固件。復(fù)合材料為層狀結(jié)構(gòu),其層剪強(qiáng)度低、塑性差、抗沖擊力差、開(kāi)孔后存在較高的應(yīng)力集中系數(shù),因而造成連接后載荷再分配能力差,使得目前最好的連接接頭強(qiáng)度只能達(dá)到原層壓板強(qiáng)度的一半。在楔形、階梯型、雙面搭接以及單面搭接4種接頭形式中,對(duì)于楔形和階梯形接頭,由于接頭內(nèi)載荷的傳遞路線基本不變,因而這兩種接頭效率最高,而對(duì)于雙面搭接和單面搭接接頭,接頭效率則最低。在連接中應(yīng)解決以下幾個(gè)問(wèn)題:

  (1)連接接頭設(shè)計(jì)

  通常情況下,應(yīng)避免使用多排緊固件連接接頭,最佳接頭設(shè)計(jì)方案為采用兩排緊固件的方式完成接頭連接。但是,對(duì)于在復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中使用干涉連接技術(shù)時(shí),則可以采用多排緊固件完成接頭連接,這是因?yàn)楦缮孢B接具有改善釘載分配的能力,可降低外排釘與內(nèi)排釘承載能力的差值,同時(shí)提高內(nèi)排釘?shù)某休d能力。

 ?。?)緊固件頭形的選用

  復(fù)合材料接頭強(qiáng)度對(duì)緊固件頭部形狀非常敏感。選用原則簡(jiǎn)單表述如下:當(dāng)主要結(jié)構(gòu)與層壓板厚度小于緊固件直徑時(shí),宜選用薄頭和大直徑抗剪型緊固件;當(dāng)主要結(jié)構(gòu)與層壓板厚度大于緊固件直徑時(shí),宜選用標(biāo)準(zhǔn)抗拉頭型緊固件;對(duì)于在關(guān)鍵接頭部位,應(yīng)該考慮使用襯套類緊固件實(shí)現(xiàn)干涉配合。

 ?。?)擰緊力矩

  由于復(fù)合材料載荷能力分配有限,因而為保證不產(chǎn)生較高的應(yīng)力集中,并且充分發(fā)揮整體許用應(yīng)變值,則所選用的緊固件均應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)可控力矩,如艾迪2型螺栓螺母系統(tǒng)、高鎖螺栓/高鎖螺母、鈦合金環(huán)槽鉚釘、大底腳鈦合金抽釘?shù)?,使用可控力矩緊固件可以避免因防松弛連接或擰緊力矩過(guò)高而壓碎復(fù)合材料。

 ?。?)制孔精度

  由于復(fù)合材料抗沖擊能力較差,為保證復(fù)合材料結(jié)構(gòu)安裝使用后盡可能降低螺栓桿部對(duì)孔壁的沖擊損傷,采用間隙連接時(shí)需要采用緊公差配合方式,配合精度為H8/h8級(jí),而采用干涉連接時(shí),制孔精度達(dá)到保證干涉量為0.5%~1.5%時(shí)較理想。

 ?。?)連接接頭效率

  對(duì)于關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部位,為進(jìn)一步提高接頭效率以及接頭壽命,需采用襯套類緊固件,如襯套類鈦合金高鎖螺栓/高鎖螺母緊固系統(tǒng)、襯套類鈦合金單面螺紋抽釘緊固系統(tǒng)以及襯套類鈦合金環(huán)槽緊固系統(tǒng),這些緊固系統(tǒng)均能夠?qū)崿F(xiàn)提高連接接頭疲勞壽命的目標(biāo)。干涉緊固系統(tǒng)不但具有提高接頭疲勞壽命的特性,同時(shí)可以獲得改善釘載分布的效果,研究表明,四排釘采用間隙連接接頭形式時(shí),內(nèi)排釘與外排釘釘載分配比例相差25%,而干涉連接后的差值僅為5%左右。釘載分布能力的改善對(duì)提高結(jié)構(gòu)承載能力和提高復(fù)合材料的許用應(yīng)變值具有極大的好處,另外由于干涉連接后,緊固件及襯套與復(fù)合材料連接緊密,大大提高了電荷散逸能力,據(jù)有關(guān)資料介紹,可比間隙連接用導(dǎo)電密封膠提高電荷散逸能力上百倍,同時(shí)可以獲得明顯的密封效果,并且降低了密封膠的使用量。

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