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民用飞机中复合材料连接技术是嘛

发布时间:2021-07-18 09:59:52 阅读: 来源:存包柜厂家

民用飞机中复合材料连接技术

虽然复合材料具有优异的性能,其应用也越来越受到人们的重视,但结构连接却是其最薄弱的环节,结构破坏的60%~80%发生时间1长在连接处。

我国先进复合材料机械连接技术经过二十余年的发展,己经在连接、制孔、紧固件、装配工艺等方面取得了较大的发展。随着飞机复合材料用量的增多,机械连接的工作量有较大增长。另外,要满足飞机日益增长的新材料、新结构、新功能的要求,对连接寿命、可靠性等方面提出越来越高的要求。因此,复合材料的技术及应用水平的提高,要求连接技术应有较大的发展,才能跟上复合材料的发展速度。

常用复合材料连接方式

(1)胶接

复合材料沿纤维方向的线膨胀系数很小,它与金属胶接时,由于热膨胀系数差别较大,在高温固化后会产生较大内应力和变形。由于复合材料层间拉伸强度低,它不像金属连接在胶接层产生剥离破坏,而易在连接端部层压板的层间产生剥离破坏。湿、热、腐蚀介质等环境效应对连接强度有显著影响。

(2)机械连接

常用的机械连接方法有螺栓连接和铆钉连接两种。螺栓连接安装质量稳定,但当采用干涉配合时极易使复合材料产生分层、挤伤或擦伤等损伤。另外,螺栓连接工艺过程复杂,成本高,结构重量大。与螺接相比,铆接有很大的技术经济优势,如工艺过程简单,成本低,结构重量轻等特点,因而应用更为普遍。但铆接可能引起复合材料分层、背面开裂或铆钉膨胀不均匀等现象,从而致使局部严重挤伤孔壁等缺陷协议基于公司生产条件和钢研总院的科研平台。而且随着现代飞机的发展,结构要求越来越轻,单一的机械连接已经满足不了飞机发展的需求。

(3)混合连接

胶铆连接

采用胶铆连接的目的一般是出于破损-安全的考虑,想要得到比只有机械连接或只有胶接时更好的连接安全性和完整性。

混合连接可以兼有机械连接和胶接之长,存在互补的可能性,也可以兼有两者之短。在胶接连接中采用紧固件加强,一方面可以组织或延缓胶层损伤的发展,提高抗剥离、抗冲击、抗疲劳和抗蠕变等性能;另一方面也有孔应力集中带来的不利影响,且增加了重量和成本。胶接和机械连接的应力集中不在同一部位,交接连接的应力集中发生在被胶接件端部的胶层和附近的复合材料,机械连接的应力集中发生在孔附近。采用混合连接,一方面如果浇口产生冻结使被胶接件端部局部应力集中得到缓和,同时又产生新的应力集中源。采用混合连接是比较复杂的问题,主要与胶接件与被胶接件的强度有关,与紧固件的数量、大小和位置等也有关系。可以分为以下三种情况:

2.实验速度A.薄板情况:如果胶层强度高于被胶接件的强度,破坏发生在胶接区域之外,那么在胶接区域设置紧固件使不起任何作用的,此时不需要附加紧固件来提供破损-安全的传载路线,只需要采用胶接连接。如果纯胶接连接的破坏形式为层压板的层间破坏,采用适当的机械连接作为补充,将会是有益的。

B.厚板情况:由于要求传递载荷大,胶层成为薄弱环节。胶接传递的载荷很有限,何况在胶层失效后,最终还得靠机械连接承担全部载荷。因此对于厚板情况只需采取机械连接,而无需再用胶接。

C.中等厚度板情况:要求传递载荷适中,渴望通过混合连接提高连接强度。交接连接是一种连续的连接,而对于通常采用滑配合的机械连接总是有间隙的,故一般认为,胶层完好时,紧固件基本上是不受力的,一直到胶层发生损伤引起载荷的重新分配,损伤区域的紧固件才参与受载。在这种情况下,机械连接阻止了初始损伤的扩展,这种损伤如不得到抑制,将迅速扩展导致灾难性破坏,也就是说机械连接起了破损-安全传载路线的作用。

另外还有胶螺连接,焊接等各种连接方式。

先进复合材料在飞机结构上的广泛应用己成为一种趋势,它在飞机结构上用量的多少已经成为其技术先进性的一个标志。复合材料具有优异的性能,其应用也越来越受到人们的重视,但结构连接却是其最薄弱的环节。在需传递大载荷的区域必须采用机械连接,机械连接在孔洞处易产生应力集中;胶接可以减轻重量,但不能传递大的载荷,而且易发生老化问题,剥离强度低,容易发生瞬间失效。(end)

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