2、栓連接#成功地鉚接高模量碳纖維復合材料/關鍵詞.復合材料#電磁鉚接#高模量#強度中圖分類號.1$*$文獻標識碼.2文章編號."(((3$’4+5$(($6($3("7+3(4復合材料具有許多優(yōu)異性能#因而在現(xiàn)代航空為(&49(&*4B/高模量碳纖維復合材料的脆性更航天器結(jié)構(gòu)中得到廣泛應用/與金屬結(jié)構(gòu)相比#連接大#更易發(fā)生擠壓破壞#因而鐓頭不宜過大/參照金是復合材料結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)#結(jié)構(gòu)破壞的*(89屬結(jié)構(gòu)的鉚接#并考慮到復合材料層壓板層間強度:";低的特點#鐓頭尺寸可初步設計為高度不小于+(8發(fā)生在連接處/某型號衛(wèi)星的承力筒采用高模量<=(>3%(((3=(>碳環(huán)氧復合材料層壓板和鋁:=;
3、(&=B#直徑"&%B左右/強度實驗表明#鐓頭直徑合金的混合結(jié)構(gòu)#設計和工藝等原因決定需用機械為"&$B時完全可以滿足結(jié)構(gòu)靜強度要求#因而建連接/盡管鉚接和螺接相比#接頭重量輕#成本低#然議鐓頭直徑取"&$9"&%B/而復合材料層間強度低#抗沖擊能力差#普通錘鉚方?&C墊圈幾何構(gòu)形設計法容易造成安裝損傷/拉鉚等工藝方法不能滿足強墊圈對保證復合材料結(jié)構(gòu)的鉚接質(zhì)量有重要作度設計要求#結(jié)構(gòu)不開敞又限制了大型壓鉚機的使用/墊圈內(nèi)徑?jīng)Q定墊圈和鉚接件共同吸收鉚釘變形用#因而衛(wèi)星承力筒制造過程中不得不采用螺栓連功的能力#外徑影響墊圈在鉚釘鐓粗過程中的抗破接#增加了結(jié)構(gòu)重量/壞能力#厚度決定墊圈的剛度/
4、金屬結(jié)構(gòu)所用標準墊電磁鉚接作為一種新型鉚接工藝方法#國外已圈一般外徑較小#內(nèi)徑較大#不能滿足復合材料結(jié)構(gòu)成功地用于復合材料結(jié)構(gòu)的鉚接:$;鉚接的要求/>&>沃洛別依采用塑性變形理論#對墊#但在我國還是一個空白/為減輕承力筒重量#本文采用電磁鉚接工圈在干涉作用下的問題求解得出墊圈的相對半徑范藝對以鉚接代替螺栓連接的可行性進行了研究/圍為$&(9$&4:";#即內(nèi)外徑之比應為$&(9$&4/如果再增大相對半徑#也不會使墊圈的限制作用有明?電磁鉚接工藝研究顯增加#反而會增加結(jié)構(gòu)重量/筆者采用實驗研究的方法對墊圈尺寸進行了選擇/對直徑%&(DD#電磁鉚接時材料的變形異于普通鉚接#因此#電%&4D
5、D#=&(DD的純鈦鉚釘和不銹鋼鉚釘分別加磁鉚接的工藝參數(shù)不能照搬普通鉚接的工藝參數(shù)/工不同尺寸的墊圈進行鉚接#觀察鐓頭成形情況和墊圈的變形#檢查復合材料的損傷#解剖試件#測量?&?鐓頭尺寸設計復合材料結(jié)構(gòu)鉚接的鐓頭尺寸至今還沒有標干涉量#分析鉚接質(zhì)量/墊圈厚度分別為(&*DD0準#文獻:%;建議@2"鉚釘在高強度碳纖維復合材(&+DD0"&(DD#內(nèi)徑分別為鉚釘直徑(&"DD和料結(jié)構(gòu)中鉚接時鐓頭直徑為"&=A(&"(B#鐓頭高度(&$DD兩種/!收稿萬方數(shù)據(jù)日期.$(("Y("Y(4基金項目.航空科學基金57’Z4%(7’6作者簡介.曹增強5"7**Y6#西北工業(yè)大學副教授#主要從事飛
6、機裝配與先進連接技術(shù)的研究/第0期曹增強等-高模量碳纖維復合材料的電磁鉚接工藝研究K+//K實驗結(jié)果表明!不用墊圈或采用"#$%%厚的的限制作用不明顯!整個墊圈被脹大并造成復合材墊圈時!鐓頭均擠入復合材料!對復合材料造成嚴重料的損傷&二是由于承力面積太小!墊圈下陷!損壞損傷&采用"#’%%厚的鈦合金和不銹鋼墊圈時!直復合材料,實驗表明對于直徑為(%%!(#)%%!徑(#"%%的鉚釘鉚接沒有發(fā)現(xiàn)復合材料的損傷!*%%的鉚釘分別選用外徑為.%%!’%%!/%%(#)%%和*#"%%的部分鉚釘將墊圈內(nèi)徑明顯脹的墊圈是比較合適的,當墊圈外徑超過一定值時!如大并擠傷復合材料&使用+#"%%厚的鈦合
7、金墊圈外徑和內(nèi)徑之比大于0#)時!墊圈對鉚釘膨脹的限時!沒有墊圈擠入復合材料!而使用+#"%%厚的不制作用將不再明顯增大,銹鋼墊圈!鉚接不銹鋼鉚釘時復合材料會出現(xiàn)一定釘桿膨脹量測量結(jié)果表明!當墊圈外徑和厚度程度的損傷,主要由于不銹鋼的強度較低!墊圈不能合適時!內(nèi)徑比鉚釘直徑大"#+%%和"#0%%的充分限制鉚釘膨脹,因此!應盡可能選用鈦合金等強墊圈均有較好的限制作用!但后者鉚接的干涉量比度較高的墊圈,前者大,因此!墊圈內(nèi)徑可選為12
