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碳纤维复合材料连接方法哪种更可靠?

  碳纤维复合材料是一种新型的结构材料,其特点是强度高、刚度大、重量轻。用于制造飞机结构件时,除进行其它的研究工作外,还必须解决它与其它的构件的连接问题。本试验在于探讨碳纤维复合材料在结构上适用的连接形式并考查不同的连接形式的特性,为复合材料构件连接的设计和应用打下基础。

  本次只进行碳纤维复合材料连接试样的拉剪试验,连接形式有:螺接、铆接、局部增强螺接、胶接、胶铆混合连接、胶螺混合连接六种。除胶接以外,连接的对偶材料一律选用厚度为2.5毫米的铝板。

碳纤维复合材料连接方法哪种更可靠?

  螺接:包括1.5毫米和2.0毫米两种厚度铝板的螺接试验。这是为了与复合材料连接试验进行对比而做的,还有三种不同铺层形式的碳纤维复合材料螺接试验,以比较不同铺层形式的螺接特性。

  铆接:包括用三种不同铆钉(埋头铆钉、凸头铆钉、高抗剪铆钉)的碳纤维复合材料铆接试验。

  局部增强螺接试验:是指以钛片和玻璃布增强碳纤维复合材料的螺接试验。

  胶接:包括碳纤维复合材料与碳纤维复合材料及钛合金的胶接试验。

  胶铆混合连接:是指碳纤维复合材料与铝板先胶接然后再铆接的试验。

  胶螺混合连接:是指碳纤维复合材料与铝板先胶接然后再螺接的试验。

  在机械连接试验中,大多数复合材料发生破坏的形式为钉孔挤压、板材拉断、分层和边距剪切三种破坏形式同时存在,但实际上在未发生后几种破坏时,挤压破坏已先行发生了。所以机械连接破坏准则应以挤压破坏为主,碳纤维复合材料的铺层形式对螺接连接强度的影响是比较大的,因此在设计中必须予以考虑。

碳纤维复合材料连接方法哪种更可靠?

  在相同铺层形式之下的碳纤维复合材料机械连接、铆接不如螺接的性能高。这可能主要是螺接中无钉杆的胀形和铆击振动,钉孔经铰孔,孔周损伤比钻孔小,配合好的缘故。当然螺接比铆接重量要大一些。

  通过试验可知碳纤维复合材料机械连接性能低于铝合金。因此有必要研究对碳纤维复合材料的机械连接采取加强措施。试验表明,采用钛片增强是可以取得一定效果的。碳纤维复合材料的连接强度随铺层方向的不同而有很大变化。从破坏载荷下的应力水平来看,碳纤维复合材料不如铝板螺接强度高。比较破坏载荷的大小,则混合连接的胶螺和胶铆最好;胶接其次;再者是螺接;最差的是铆接。由于未进行疲劳和冷热交变等试验,上述试验结果仅是初步的和有局限性的。

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