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(guó)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(kāi)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(xiàn)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(wèn)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。

　　（2）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(lèi)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(guò)高而壓碎復(fù)合材料。

　?。?）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(lèi)緊固件，如襯套類(lèi)鈦合金高鎖螺栓/高鎖螺母緊固系統(tǒng)、襯套類(lèi)鈦合金單面螺紋抽釘緊固系統(tǒng)以及襯套類(lèi)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。