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1、單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,2010/11/1,.,#,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,第,5,章,復(fù)合材料連接,5.1,復(fù)合材料連接方式,5.2,膠接連接,5.3,機(jī)械連接,復(fù)合材料連接，包括,復(fù)合材料構(gòu)件之間,和,復(fù)合材料構(gòu)件與其它材料構(gòu)件之間,的連接，在復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中對(duì)結(jié)構(gòu)的安全與可靠性具有十分重要的作用。由于復(fù)合材料強(qiáng)度和剛度的各向異性，以及復(fù)合材料層間強(qiáng)度較低，延性小等特點(diǎn)，致使復(fù)合材料連接部位的設(shè)計(jì)與分析要比金屬連接復(fù)雜。,復(fù)合材料連接,2024/10/22,.,2,5.
2、1,復(fù)合材料連接方式,5.1.1,膠接與機(jī)械連接的比較,5.1.2,接頭效率,復(fù)合材料連接方式主要分為兩大類：膠接連接與機(jī)械連接。在設(shè)計(jì)中，采用哪種連接，需要根據(jù)具體使用條件來(lái)確定。,膠接連接：受力不大的薄壁結(jié)構(gòu)，尤其是復(fù)合材料結(jié)構(gòu)；,機(jī)械連接：連接構(gòu)件較厚、受力大的結(jié)構(gòu)。,5.1,復(fù)合材料連接方式,2024/10/22,.,4,5.1.1,膠接與機(jī)械連接的比較,2024/10/22,.,5,優(yōu)點(diǎn),不削弱構(gòu)件截面以及由此引起的應(yīng)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(diǎn),膠接表面必須仔細(xì)清理,強(qiáng)度分散性大，且膠接強(qiáng)度受溫濕環(huán)境的影響較大,膠接質(zhì)量的檢驗(yàn)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(jī)械連接的比較,2024/10/22,.,6,優(yōu)點(diǎn),表面無(wú)須仔細(xì)清理即可獲得較大的連接強(qiáng)度,強(qiáng)度分散性小,抗剝離能力大,易于拆卸,缺點(diǎn),開(kāi)孔須削弱構(gòu)件截面，且引起應(yīng)力集中等,接頭質(zhì)量較大,成本高,可能有電化腐蝕問(wèn)題,永久變形大,機(jī)械連接,可見(jiàn)，機(jī)械連接的優(yōu)缺點(diǎn)正好與膠接的相反，與金屬材料構(gòu)件之間的機(jī)械連接相比，復(fù)合材料連接還具有如下特點(diǎn)：,由于復(fù)合材料易產(chǎn)生分層，故連接時(shí)應(yīng)盡量避免過(guò)盈配合；,象膠接一樣，復(fù)合材料構(gòu)件與金屬構(gòu)件之間機(jī)械連接同樣會(huì)產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力。,復(fù)合材料連接時(shí)，應(yīng)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(diǎn)，正確處理其缺點(diǎn)
4、。實(shí)踐證明，連接設(shè)計(jì)好的結(jié)構(gòu)，不但可以減輕質(zhì)量，而且可以延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的使用壽命，滿足各種使用要求。,5.1.1,膠接與機(jī)械連接的比較,2024/10/22,.,7,過(guò)盈,是指在連接中孔的直徑小于軸的直徑，此時(shí)孔與軸的配合稱為,過(guò)盈配合,。過(guò)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(duì)運(yùn)動(dòng),。,5.1.2,接頭效率,2024/10/22,.,8,在,金屬構(gòu)件,受拉剪的機(jī)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(gòu)件能承受的最大載荷與無(wú)孔構(gòu)件能承受的最大載荷之比。,復(fù)合材料連接,設(shè)計(jì)中也采用類似的接頭效率作為衡量接頭設(shè)計(jì)成功與否的重要指標(biāo)
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(duì)于復(fù)合材料連接設(shè)計(jì)有質(zhì)量要求時(shí)，往往采用如下的接頭效率表達(dá)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(shè)計(jì),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(yīng)力。以單面搭接為例來(lái)說(shuō)明膠接連接接頭的內(nèi)力與應(yīng)力分析計(jì)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(shè),1,，由微元體的平衡條件可得：,根據(jù)假設(shè),2,和,3,，膠層的剪切應(yīng)力,-,應(yīng)變關(guān)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(shí),也可簡(jiǎn)化,為：,(,5-13),最大剪應(yīng)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(wú)量綱的剪應(yīng)力為,：,(,5-16),而無(wú)量綱化的最大剪應(yīng)力為,：,(,5-17),由以上分析可知，接頭端部的內(nèi)力和剪應(yīng)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(shè)計(jì)應(yīng)考慮的主要因素,設(shè)計(jì)原則,使膠層在受力方向有足夠的強(qiáng)度,盡量減少應(yīng)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(xué)性能,有較好的粘接強(qiáng)度,工藝性好，使用方便,5.2.2,膠接連接設(shè)計(jì),2024/10/22,.,22,制造方法,無(wú)損檢測(cè),可維修性,成本和質(zhì)量,試驗(yàn),基本性能試驗(yàn),設(shè)計(jì)接頭的驗(yàn)證試驗(yàn),接頭的疲勞壽命試驗(yàn),5.2.2,膠接連接設(shè)計(jì),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(shè)計(jì),2024/10/22,.,24,5.3,機(jī)械連接,5.2.1,機(jī)械連接接頭的分析,5.2.2,機(jī)械連接設(shè)計(jì),一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于受力大的結(jié)構(gòu)，連接構(gòu)件較厚，多采用螺栓或鉚接等機(jī)械連接,，機(jī)械連接的主要形式有搭接和對(duì)接兩種：
9、,5.3,機(jī)械連接,(,a,),搭接,(,b,),偏位搭接,(,c,),變厚度搭接,(,d,),單蓋板對(duì)接,(,e,),雙蓋板對(duì)接,(,f,),變厚度蓋板對(duì)接,鉚釘,步驟：,對(duì)結(jié)構(gòu)部件進(jìn)行內(nèi)力和變形分析，確定接頭的外載荷；,對(duì),接頭內(nèi)力和變形進(jìn)行分析，給出各緊固件載荷和作用于每個(gè)緊固件孔的旁路載荷；,緊固件的應(yīng)力分析；,有載孔和無(wú)載孔板的應(yīng)力、應(yīng)變分析；,接頭的破壞分析,5.3.1,機(jī)械連接接頭的分析,2024/10/22,.,27,A,機(jī)械連接設(shè)計(jì)原則,在適當(dāng)選擇邊距和端距的條件下，主要應(yīng)滿足擠壓強(qiáng)度和拉脫強(qiáng)度的要求；,盡量不采用過(guò)盈配合，即使在過(guò)盈配合時(shí)也應(yīng)該使過(guò)盈量很?。?連接接頭的質(zhì)量要輕。,B,連接形式的選擇,機(jī)械連接的主要形式由上圖給出，單搭接,(a),和單蓋板,(d),都會(huì)產(chǎn)生附加彎矩，雙蓋板對(duì)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(shí)可以減緩邊緣緊固件上的過(guò)大載荷。選擇機(jī)械連接形式需根據(jù)載荷的大小與方向、結(jié)構(gòu)的安排與要求等因素來(lái)考慮。,5.3.2,機(jī)械連接設(shè)計(jì),2024/10/22,.,28,5.3.2,機(jī)械連接設(shè)計(jì),2024/10/22,.,29,5.3.2,機(jī)械連接設(shè)計(jì),2024/10/22,.,30,個(gè)人觀點(diǎn)供參考，歡迎討論！,
復(fù)合材料連接課件
