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1、單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,單擊此處編輯母版標題樣式,2010/11/1,.,#,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,第,5,章,復合材料連接,5.1,復合材料連接方式,5.2,膠接連接,5.3,機械連接,復合材料連接，包括,復合材料構件之間,和,復合材料構件與其它材料構件之間,的連接，在復合材料結構中對結構的安全與可靠性具有十分重要的作用。由于復合材料強度和剛度的各向異性，以及復合材料層間強度較低，延性小等特點，致使復合材料連接部位的設計與分析要比金屬連接復雜。,復合材料連接,2024/10/22,.,2,5.
2、1,復合材料連接方式,5.1.1,膠接與機械連接的比較,5.1.2,接頭效率,復合材料連接方式主要分為兩大類：膠接連接與機械連接。在設計中，采用哪種連接，需要根據(jù)具體使用條件來確定。,膠接連接：受力不大的薄壁結構，尤其是復合材料結構；,機械連接：連接構件較厚、受力大的結構。,5.1,復合材料連接方式,2024/10/22,.,4,5.1.1,膠接與機械連接的比較,2024/10/22,.,5,優(yōu)點,不削弱構件截面以及由此引起的應力集中等,連接部位的質(zhì)量較輕,成本低,耐腐蝕性好,永久變形小,缺點,膠接表面必須仔細清理,強度分散性大，且膠接強度受溫濕環(huán)境的影響較大,膠接質(zhì)量的檢驗較困難,多數(shù)情況下
3、膠接具有不可拆卸性,膠 接,5.1.1,膠接與機械連接的比較,2024/10/22,.,6,優(yōu)點,表面無須仔細清理即可獲得較大的連接強度,強度分散性小,抗剝離能力大,易于拆卸,缺點,開孔須削弱構件截面，且引起應力集中等,接頭質(zhì)量較大,成本高,可能有電化腐蝕問題,永久變形大,機械連接,可見，機械連接的優(yōu)缺點正好與膠接的相反，與金屬材料構件之間的機械連接相比，復合材料連接還具有如下特點：,由于復合材料易產(chǎn)生分層，故連接時應盡量避免過盈配合；,象膠接一樣，復合材料構件與金屬構件之間機械連接同樣會產(chǎn)生較大的內(nèi)應力。,復合材料連接時，應綜合考慮各種使用要求，選擇合適的連接方式，發(fā)揮其優(yōu)點，正確處理其缺點
4、。實踐證明，連接設計好的結構，不但可以減輕質(zhì)量，而且可以延長結構的使用壽命，滿足各種使用要求。,5.1.1,膠接與機械連接的比較,2024/10/22,.,7,過盈,是指在連接中孔的直徑小于軸的直徑，此時孔與軸的配合稱為,過盈配合,。過盈配合也叫靜配合，用于,孔、軸間的緊固連接，不允許兩者之間有相對運動,。,5.1.2,接頭效率,2024/10/22,.,8,在,金屬構件,受拉剪的機械連接中，用下式表示連接的接頭效率：,(5-1),式中：,上式表明，接頭效率是有連接孔構件能承受的最大載荷與無孔構件能承受的最大載荷之比。,復合材料連接,設計中也采用類似的接頭效率作為衡量接頭設計成功與否的重要指標
5、：,5.1.2,接頭效率,2024/10/22,.,9,(,5-2),式中：,5.1.2,接頭效率,2024/10/22,.,10,對于復合材料連接設計有質(zhì)量要求時，往往采用如下的接頭效率表達式：,(,5-3),式中：,5.2,膠接連接,5.2.1,膠接連接接頭的分析,5.2.2,膠接連接設計,5.2,膠接連接,2024/10/22,.,12,5.2.1,膠接連接接頭的分析,2024/10/22,.,13,為了確保膠接連接安全可靠，避免膠接連接接頭的提前破壞，必須正確分析膠接連接接頭的內(nèi)力與應力。以單面搭接為例來說明膠接連接接頭的內(nèi)力與應力分析計算。,5.2.1,膠接連接接頭的分析,2024/
6、10/22,.,14,5.2.1,膠接連接接頭的分析,2024/10/22,.,15,(,5-4),根據(jù)假設,1,，由微元體的平衡條件可得：,根據(jù)假設,2,和,3,，膠層的剪切應力,-,應變關系為：,(,5-5),5.2.1,膠接連接接頭的分析,2024/10/22,.,16,(,5-6),利用式,(5-4)(5-5)(5-6),可得接頭內(nèi)力的控制方程：,(,5-7),式中：,(,5-8),5.2.1,膠接連接接頭的分析,2024/10/22,.,17,式,(5-7),為二階常微分方程，其一般解為：,(,5-9),(,5-10),5.2.1,膠接連接接頭的分析,2024/10/22,.,18,
7、由此解得：,(,5-11),5.2.1,膠接連接接頭的分析,2024/10/22,.,19,(,5-12),這時,也可簡化,為：,(,5-13),最大剪應力發(fā)生在 處：,(,5-14),5.2.1,膠接連接接頭的分析,2024/10/22,.,20,(,5-15),則無量綱的剪應力為,：,(,5-16),而無量綱化的最大剪應力為,：,(,5-17),由以上分析可知，接頭端部的內(nèi)力和剪應力最大，故破壞最容易在這里發(fā)生。,5.2.1,膠接連接接頭的分析,2024/10/22,.,21,A,膠接連接設計應考慮的主要因素,設計原則,使膠層在受力方向有足夠的強度,盡量減少應力集中,防止接頭端部層合板發(fā)生
8、層間拉伸破壞,膠粘劑的選擇,要有較好的綜合力學性能,有較好的粘接強度,工藝性好，使用方便,5.2.2,膠接連接設計,2024/10/22,.,22,制造方法,無損檢測,可維修性,成本和質(zhì)量,試驗,基本性能試驗,設計接頭的驗證試驗,接頭的疲勞壽命試驗,5.2.2,膠接連接設計,2024/10/22,.,23,B,膠接形式的選擇,C,膠接接頭幾何參數(shù),的選擇,5.2.2,膠接連接設計,2024/10/22,.,24,5.3,機械連接,5.2.1,機械連接接頭的分析,5.2.2,機械連接設計,一般來說，對于受力大的結構，連接構件較厚，多采用螺栓或鉚接等機械連接,，機械連接的主要形式有搭接和對接兩種：
9、,5.3,機械連接,(,a,),搭接,(,b,),偏位搭接,(,c,),變厚度搭接,(,d,),單蓋板對接,(,e,),雙蓋板對接,(,f,),變厚度蓋板對接,鉚釘,步驟：,對結構部件進行內(nèi)力和變形分析，確定接頭的外載荷；,對,接頭內(nèi)力和變形進行分析，給出各緊固件載荷和作用于每個緊固件孔的旁路載荷；,緊固件的應力分析；,有載孔和無載孔板的應力、應變分析；,接頭的破壞分析,5.3.1,機械連接接頭的分析,2024/10/22,.,27,A,機械連接設計原則,在適當選擇邊距和端距的條件下，主要應滿足擠壓強度和拉脫強度的要求；,盡量不采用過盈配合，即使在過盈配合時也應該使過盈量很??；,連接接頭的質(zhì)量要輕。,B,連接形式的選擇,機械連接的主要形式由上圖給出，單搭接,(a),和單蓋板,(d),都會產(chǎn)生附加彎矩，雙蓋板對接,(e),能夠避免附加彎矩，變厚度或變寬度連接形式在多拍緊固件連接時可以減緩邊緣緊固件上的過大載荷。選擇機械連接形式需根據(jù)載荷的大小與方向、結構的安排與要求等因素來考慮。,5.3.2,機械連接設計,2024/10/22,.,28,5.3.2,機械連接設計,2024/10/22,.,29,5.3.2,機械連接設計,2024/10/22,.,30,個人觀點供參考，歡迎討論！,
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