文档介绍：复合材料结构
的连接设计
一
章
第一章序言
本章定义了“先进复合材料”这一技术名词, 并广泛讨论了先进复合材料结构的连接接
、
头, 即对接头的承载效率、机械连接与胶接连接的优点和缺点、选择接头时应考虑的因素
。
胶接连接的特点以及表面准备等进行了评述
刁符号
接头总效率, 无因次
‘接头能承受的载荷, 磅
—, 。—,
万承载效率无因次研被连接件的重量磅
—, ‘—,
二接头重量效率无因次研连接件的重量磅
。—, —
—被连接件能承受的载荷磅
一
先进复合材料的定义
。
“先进复合材料”是近几年才出现的一个技术专用名词目前提出的复合材料性能比过
。
去的复合材料性能要优越得多, 故冠以“先进”二字从认识角度来说, 这个名词是较抽象
。
的, 在使用时要进一步加以正确解释从“复合材料”这个名词本身来看是指混合结构或若
, 、
干成分组成的材料为了说明它的意义必须用其他的词作词头, 诸如玻璃
树脂复合材料石
、、
墨
树脂复合材料碳
树脂复合材料硼
树脂复合材料等, 这些技术名词系指通常讲到的
。
“纤维增强复合材料”类材料在树脂基体里, 这些纤维可以是长的和定向的, 或是短的和
。
杂乱的复合材料, 可以由几层金属薄层和陶瓷薄层组成, 也可由金属或纤维增强复合材料蒙
、。
皮与金属蜂窝或纸蜂窝木质或泡沫夹心胶接而成这样“复合材料”这个名词是用它本身
。
就可概括定义的名词, 当冠以“先进”二字时, 它才变得含糊
。
为了使本文适应于工业应用, 采用“先进复合材料”这个名词本文涉及的范围仅限于
。、、
通常所说的纤维增强树脂复合材料这一类复合材料这些材料包括玻璃硼碳或石墨增强
。
纤维“先进复合材料”这一技术名词指的是在这些复合材料的树脂基体里采用高模量增强纤
。。
维实际上, 纤维对增强基体的作用较小, 树脂用来使纤维胶合在一起当所描述的复合材
料与低模量纤维复合材料比较时, “先进复合材料”作为一个技术名词是很清楚的, 因先进复合
、
材料采用高模量纤维, 所以可能提供高强度、高刚度且重量轻的结构, 这是航空和军用产
。
品所必需的
一
对接头设计的初步评定
。
设计接头时, 首先要知道接头的用途简言之, 接头是把二个或二个以上的零件连接在
译自
一
一
一
一起, 使载荷从一个零件传递到另一零件上, 接头完成任务的好坏最好由整个接头的效率
。
来评定, 接头效率
等于承载效率
与重量效率
二的乘积
接头承载效率
被定义为
。
、, 二
, 。一
乙
万, 夕口四认
乙
。
式中
‘接头能承受的载荷, 磅
被连接件能承受的载荷, 磅
—、
—
接头的重量效率
为
一
甲
游一叭无因次
式中
研。被连接件的重量, 磅附, 连接件重量, 磅
, —
—,
因此
二
火
甲
无因次
一
。
接头效率这一概念通过下述例子是很容易了解的若取一段材料, 称其重量, 用特定方
。
法测试其强度然后, 再把这段材料切割成二段, 采用某种方法把创门连接成组件, 称其重
。
量, 并用与上述相同的方法测试组件强度这样就可由给定的方程来评定所选择的接头在结
。、
构连接方面的设计质量及连接前原材料的重量从性能方面讲,
甲和
越接近于
,
。
则接头的设计质量越好
毋庸置疑, 应该尽可能使
接近于
, 若
超过
, 就可能造成重量的损失和
、值
下降, 这是在很多设计中不希望出现的情况, 这就说明需要加强整个结构, 因为, 载荷超过
最弱零件的强度极限就不能在两个零件之间进行传递, 在采用纤维缠绕的接头中就会出现这
种情况, 然而, 这实质上是个通过重新制造或重新加工来修正设计缺陷的过程, 不仅仅是个连
。。
接的间题在连接两个不同零件的情况下, 连接效率必须以两个被连接件中较弱零件为依据
。
此外, 还应考虑的另一因素是接头的工艺或成本但是, 对这个因素的定量分析更困
。
难最好把它看作是一种接头设计与另一种设计成本的比值, 而不是作为连接一个接头或被
。
连接件成本之间的比较后一种的比较是不现实的, 因为, 接头有可能省去的地方就不一定
。
采用了
一
机械连接与胶接连接的比较
一
概述
, 、
因为接头按照不同连接工艺生产其功用有着明显的区别, 机械连接接头
螺接铆接
。’
等
的强度可根据紧固件和