復(fù)合材料連接技術(shù)

　　復(fù)合材料機(jī)械連接技術(shù)在國內(nèi)已經(jīng)研究并使用多年，已大量在復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中使用普通鈦合金組合螺栓和鈦合金高鎖螺栓等鈦緊固件。復(fù)合材料為層狀結(jié)構(gòu)，其層剪強(qiáng)度低、塑性差、抗沖擊力差、開孔后存在較高的應(yīng)力集中系數(shù)，因而造成連接后載荷再分配能力差，使得目前最好的連接接頭強(qiáng)度只能達(dá)到原層壓板強(qiáng)度的一半。在楔形、階梯型、雙面搭接以及單面搭接4種接頭形式中，對(duì)于楔形和階梯形接頭，由于接頭內(nèi)載荷的傳遞路線基本不變，因而這兩種接頭效率最高，而對(duì)于雙面搭接和單面搭接接頭，接頭效率則最低。在連接中應(yīng)解決以下幾個(gè)問題：

　?。?）連接接頭設(shè)計(jì)

　　通常情況下，應(yīng)避免使用多排緊固件連接接頭，最佳接頭設(shè)計(jì)方案為采用兩排緊固件的方式完成接頭連接。但是，對(duì)于在復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中使用干涉連接技術(shù)時(shí)，則可以采用多排緊固件完成接頭連接，這是因?yàn)楦缮孢B接具有改善釘載分配的能力，可降低外排釘與內(nèi)排釘承載能力的差值，同時(shí)提高內(nèi)排釘?shù)某休d能力。

　?。?）緊固件頭形的選用

　　復(fù)合材料接頭強(qiáng)度對(duì)緊固件頭部形狀非常敏感。選用原則簡(jiǎn)單表述如下：當(dāng)主要結(jié)構(gòu)與層壓板厚度小于緊固件直徑時(shí)，宜選用薄頭和大直徑抗剪型緊固件；當(dāng)主要結(jié)構(gòu)與層壓板厚度大于緊固件直徑時(shí)，宜選用標(biāo)準(zhǔn)抗拉頭型緊固件；對(duì)于在關(guān)鍵接頭部位，應(yīng)該考慮使用襯套類緊固件實(shí)現(xiàn)干涉配合。

　?。?）擰緊力矩

　　由于復(fù)合材料載荷能力分配有限，因而為保證不產(chǎn)生較高的應(yīng)力集中，并且充分發(fā)揮整體許用應(yīng)變值，則所選用的緊固件均應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)可控力矩，如艾迪2型螺栓螺母系統(tǒng)、高鎖螺栓/高鎖螺母、鈦合金環(huán)槽鉚釘、大底腳鈦合金抽釘?shù)?，使用可控力矩緊固件可以避免因防松弛連接或擰緊力矩過高而壓碎復(fù)合材料。

　　（4）制孔精度

　　由于復(fù)合材料抗沖擊能力較差，為保證復(fù)合材料結(jié)構(gòu)安裝使用后盡可能降低螺栓桿部對(duì)孔壁的沖擊損傷，采用間隙連接時(shí)需要采用緊公差配合方式，配合精度為H8/h8級(jí)，而采用干涉連接時(shí)，制孔精度達(dá)到保證干涉量為0.5%～1.5%時(shí)較理想。

　?。?）連接接頭效率

　　對(duì)于關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部位，為進(jìn)一步提高接頭效率以及接頭壽命，需采用襯套類緊固件，如襯套類鈦合金高鎖螺栓/高鎖螺母緊固系統(tǒng)、襯套類鈦合金單面螺紋抽釘緊固系統(tǒng)以及襯套類鈦合金環(huán)槽緊固系統(tǒng)，這些緊固系統(tǒng)均能夠?qū)崿F(xiàn)提高連接接頭疲勞壽命的目標(biāo)。干涉緊固系統(tǒng)不但具有提高接頭疲勞壽命的特性，同時(shí)可以獲得改善釘載分布的效果，研究表明，四排釘采用間隙連接接頭形式時(shí)，內(nèi)排釘與外排釘釘載分配比例相差25%，而干涉連接后的差值僅為5%左右。釘載分布能力的改善對(duì)提高結(jié)構(gòu)承載能力和提高復(fù)合材料的許用應(yīng)變值具有極大的好處，另外由于干涉連接后，緊固件及襯套與復(fù)合材料連接緊密，大大提高了電荷散逸能力，據(jù)有關(guān)資料介紹，可比間隙連接用導(dǎo)電密封膠提高電荷散逸能力上百倍，同時(shí)可以獲得明顯的密封效果，并且降低了密封膠的使用量。