复合材料连接技术进展_黄志超(2)

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（c））应用普遍，技术成熟。沈帆［1］通过实验从复合材料铺层顺序、加工方式、制孔工艺、补强以及端头形状等方面研究了复合材料销钉连接。而高锁螺栓也已大量应用在航空航天等领域，且钉孔间配合存在很多公差标准；单面螺纹抽钉干涉配合连接接头在整个装配过程中，膨胀衬套使得在整个夹层厚度上具有均匀的干涉量，确保了复合材料结构在恶劣的载荷条件下结构的完整性。魏景超［2］、刘风雷［3］从不同干涉量配合和间隙配合对复合材料层合板单面螺纹抽钉紧固件干涉配合连接结构和高锁螺栓间隙配合连接结构的静挤压强度进行了试验研究，指出适当的干涉量能提高紧固件结构的静挤压强度，过量的干涉却能降低其静挤压强度。

机械连接一般需预开孔，开孔方式不同，孔边应力集中程度也会不同，连接强度就会有差别。何龙［4］针对复合材料开口孔周围应力集中现象采用ANSYS（融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件）对具有不同强化结构的含孔层合板进行失效过程的数值模拟，认为孔边强化层能有效提高含孔层合板的强度，且铺层角选为0°较好，强化层与层合板失效关系紧密，宜选用高性能材料。关志东，黎增山等［5-7］应用相应的损伤分析方法和失效准则，采用ABAQUS（大型通用有限元分析软件）对复合材料层板开孔拉伸、压缩损伤进行分析，提出合理的预测失效模式和破坏强度的分析模型。

机械连接能传递较大载荷，但很多情况下单钉连接不能满足强度要求，需采用多钉连接，而多钉连接的强度分析比较复杂。GRAY［8］运用ABAQUS从钉-孔间隙、螺栓扭矩以及摩擦等方面对复合材料单搭接情况下单钉、三钉连接载荷进行了分析；张纪奎［9］对复合材料-铝合金三钉单搭接进行单向拉伸试验，结合有限元模型研究复合材料-金属三钉单搭接钉载分部情况，并指出金属板配合间隙变化对钉载分布影响很小；刘兴科［10］采用试验与ANSYS数值分析结合的方法对金属-复合材料三钉双剪连接钉载分配进行研究，试验测量运用应变电测法，有限元分析考察了钉-孔间隙分布、预紧力和摩擦等影响因素，认为初始间隙对钉载分配影响最明显。

机械连接优点很多，连接可靠，技术成熟，但如何提高其连接效率和强度依然存在很大研究空间。

2胶接

胶接是借助胶粘剂将需要连接的零件连接成不

单搭接单搭接板对接单斜面连接单阶梯形连接

可拆卸的整体，是一种实用有效、方便快捷的连接工艺技术，已广泛应用于复合材料连接，连接形式多样，包括平面形搭接、正交连接等，常见的胶接平面形搭接形式见图2。胶接连接分共固化、共胶接和二次胶接3类，胶接一般指的是二次胶接或者共胶接。KIM［11］对复合材料单搭接胶接的共固化和二次胶接进行了试验研究，从表面粗糙度、胶层厚度等因素对了比较。

共固化用胶、共固化不用胶、二次胶接连接性能进行

双搭接双搭接板对接双斜面连接双阶梯形连接

图2胶接平面形搭接的常见形式

Fig.2Thecommonformsofplanarlap

胶接连接实用简单，但存在一些明显的缺陷，连接性能易受环境影响，OUDAD［12］通过试验、模拟分析指出复合材料胶接胶粘剂的吸水率对胶层耐久性、刚度、机械抗阻能力的影响情况，浸泡时间对机械性质影响很大，并且胶粘剂吸湿性与飞机结构胶接的修复效率和修复耐久性有直接关系；连接质量难控制，胶层厚度就是一个主要因素，袁辉［13］、刘亚文［14］采用试验、数值模拟、理论分析结合的方法研究胶接接头承载力与胶层厚度的关系，认为胶层厚度不是与连接强度成比例，并提出接头防剥离的控制技术。

随着RTM（树脂传递模塑成型）、RFI（树脂膜渗法）、VARI（真空辅助成型）、三维编织和三维机织等整体化新技术的出现，使被连接构件的数量大大减少，而胶接有零件数目少、结构轻、连接效率高、抗疲劳等突出性能，在复合材料连接中应用越来越多，而且在不断探索更好的连接方式。