复合材料胶接、缝合连接设计研究

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1、复合材料胶接、缝合连接设计研究摘要在复合材料设计中，复合材料连接设计占有的地位。文章根据复合材料的自身特点，探讨复合材料胶接、缝合连接和混合连接设计的特点、形式。关键词复合材料；胶接；缝合连接；混合连接分类号：V22文献标识码：A文章编号：1671-7597(2014)17-0117-011概述根据复合材料的自身特点及其破坏的机理，存复合材料连接中，胶接、缝合连接、混合连接已被广泛的运用。合理的胶接、缝合连接、混合连接设计，不但能够满足使用要求，减轻结构重量，提高可靠性，还可以延长结构的使用寿命。本文针对复合材料的胶接、缝合连接、混合连接方法进

2、行探讨。2胶接连接胶接连接是借助胶粘剂将复合材料、金属材料零件连接成不可拆卸整体的连接方法。2.1胶接连接优点1)胶接连接受力均衡，接触为面接触，承载能力强，不同于机械连接的点接触。2)没有钻孔引起的应力集中和分层，连接可靠性好，结构重量轻。3）胶接连接能获得光滑的气动外形，外形美观。4）抗疲劳性、密封性、减振性能好。5）不同材料连接时，有隔离的作用，无电偶腐蚀问题，相容性好。6）有阻止裂纹扩展的作用。2.2胶接连接缺点1）胶接的质量控制比较困难。2）胶接强度分散性大，剥离强度低。3）胶接的工艺要求严格。4）胶接性能受湿热效应、介质等环境的因素

3、影响大，胶粘剂存在老化的问题。5）如果需要加温加压就需要专门的设备，成本高。2.3胶接连接参数胶接连接主要参数包括胶接件的厚度t、胶层厚度h、胶接件的搭接长度L等（见图1数值为本文推荐）。1）胶接件的厚度t。胶接件的厚度由其所传递载荷P的大小确定。1胶接连接的参数图2缝合连接的参数2）胶层厚度h。胶层厚度h对连接强度有很大影响，增加胶层厚度，可减少应力集中，提高连接强度。胶层厚度过厚，会产生胶层厚度偏差、气孔等缺陷；胶层厚度过薄，不能满足连接强度的要求。因此，胶层厚度一般取0.1〜0.4醒。胶接件的搭接长度L。胶接件的搭接长度与胶接件的厚度（载

4、荷P的大小）有关，因此，胶接件的搭接长度应尽可能的大，来满足连接的可靠性要求。胶接件的搭接长度L>8mm。3缝合连接缝合连接是借助缝合线将复合材料连接在一起，经过固化使缝合线与复合材料成为不可拆卸的整体的连接方法。3.1缝合连接的优点具有与胶接连接相同的优点之外，缝合连接还具有以下优点。1）缝合连接后，自然形成了网格，使复合材料的单位面积大大减少，每个网格将其范围内的复合材料进行了约束，使复合材料连接产生的分层及分层的扩散的问题得以解决；缝合的方法同样也可以用在复合材料结构设计中，来解决飞机复合材料大壁板中的分层及分层的扩散问题。2）飞机在使用

5、中，受到鸟撞、冰雹等的撞击，产生了冲击损伤；飞机受冲击的部位产生了脱粘、分层、承载能力下降等损伤情况。运用缝合连接技术后，使受冲击产生的损伤，对复合材料整体影响减小，并约束了冲击损伤进一步扩散的可能，从而提高了复合材料抵抗冲击损伤的能力。3）缝合连接的工艺性好。3.2缝合连接缺点1）缝合连接需要专门的设备。2）缝合后拆卸困难，维修困难。3.3缝合连接参数缝合连接主要参数包括缝合线号、缝合件厚度t、缝合件的搭接长度L、边距b、排距p、针距w等，（见图2,数值为本文推荐）。1）缝合线号。缝合线号由行业标准规定，通常使用2号（粗）〜24号（细）线。缝

6、合线号由连接处的载荷大小决定。2）缝合件厚度t。缝合件厚度由其所传递载荷p的大小确定。3）缝合厚度tl。缝合的最大厚度由专门的设备决定。4）缝合件的搭接长度L。搭接长度与缝合件的厚度（载荷P的大小）有关，因此，缝合件的搭接长度应尽可能的大，来满足连接的可靠性要求。缝合件的搭接长度L>8mm。5）边距b。缝合线直径小〈0.1mm时，b>4mm;缝合线直径0.K小〈0.5mm时，b^5mm；缝合线直径0.小<1mm时，b^7mmo6）排距p。排距p由缝合件的搭接长度来决定，采用均匀排列针距w。针距w由载荷的大小来决定，w>2.5mm。4混合连接混合

7、连接是指在同一连接处，运用两种或两种以上的连接，是复合材料中重要部位的主要连接形式，其包括胶铆连接、胶螺连接、胶缝连接等形式。4.1混合连接的优缺点复合材料采用混合连接是从安全破损的角度考虑的，是想得到比只使用一种连接形式更好的连接安全性。复合材料的连接形式各有其优缺点，这些优缺点在混合连接中仍然存在，只是缺点的影响减少了。在胶铆连接中，铆钉一方面阻止和延缓了分层、脱胶等损伤的扩散，提高了抗剥离性、抗冲击性、抗疲劳性；另一方面铆钉制孔，有带来分层、应力集中、腐蚀等不利问题。4.2混合连接的破坏模式混合连接的破坏模式包括单一型和组合型破坏模式，如

8、拉伸破坏、挤压-剪切破坏模式等形式。混合连接破坏模式的产生主要与其连接参数、连接方式、复合材料铺层方式、载荷性质等有关。5结束语复合材料的连接是复合材