复合材料机械连接强度分析及影响因素研究

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复合材料界面粘结强度的优化方法

复合材料界面粘结强度的优化方法在现代材料科学领域，复合材料凭借其优异的性能在众多领域得到了广泛应用。

然而，复合材料的性能很大程度上取决于其界面粘结强度。

界面粘结强度不足可能导致复合材料在使用过程中过早失效，从而影响其可靠性和使用寿命。

因此，优化复合材料的界面粘结强度具有重要的意义。

复合材料的界面是指增强体与基体之间的过渡区域，其性能对复合材料的整体性能起着关键作用。

良好的界面粘结能够有效地传递载荷，提高复合材料的力学性能、热性能和化学稳定性等。

那么，如何优化复合材料的界面粘结强度呢？首先，对原材料的选择和预处理是至关重要的。

增强体和基体材料的化学组成、物理性能以及表面特性都会影响界面粘结强度。

例如，在纤维增强复合材料中，选择具有高表面活性和化学相容性的纤维可以增强与基体的界面结合。

同时，对纤维进行表面处理，如氧化、等离子体处理或涂层处理等，可以增加其表面粗糙度和活性官能团，从而提高与基体的机械锁合和化学结合能力。

基体材料的选择也需要考虑其与增强体的相容性和化学反应性。

某些基体材料可能与特定的增强体形成更稳定的化学键，从而增强界面粘结。

此外，对基体进行改性处理，如添加偶联剂、增韧剂等，也可以改善界面性能。

其次，优化复合材料的制备工艺也是提高界面粘结强度的重要途径。

制备工艺参数，如温度、压力、时间等，都会对界面形成和粘结强度产生影响。

在复合材料的制备过程中，采用合适的成型方法非常关键。

例如，在热压成型中，控制好热压温度、压力和时间，可以促进增强体与基体之间的扩散和化学反应，从而提高界面粘结强度。

在注塑成型中，调整注塑速度、温度和压力等参数，可以改善基体在增强体周围的流动和浸润性能，减少界面缺陷。

另外，复合材料的固化过程也需要精确控制。

固化温度、固化时间和固化剂的用量等因素都会影响基体的交联程度和化学结构，进而影响界面粘结性能。

通过优化固化工艺，可以获得更均匀、更致密的界面结构，提高界面粘结强度。

再者，引入界面改性剂是一种常见且有效的方法。

基于复合材料的结构强度与可靠性分析

基于复合材料的结构强度与可靠性分析摘要：在当今工程领域，复合材料作为一种重要的材料类型，广泛应用于航空航天、汽车、船舶、建筑等领域。

复合材料的优异性能和轻量化特点使其成为替代传统材料的理想选择。

然而，复合材料的结构强度和可靠性分析是确保其安全性和可持续发展的关键问题。

关键词：复合材料；结构强度；可靠性分析引言复合材料具有独特的力学性能，如高强度、低密度、良好的疲劳和腐蚀性能等。

通过对复合材料结构强度和可靠性的分析，可以深入理解复合材料的力学行为和性能特点，进一步提高结构的强度和性能。

这对于设计和制造更轻、更强、更耐久的工程结构具有重要意义。

1复合材料概述复合材料是指将两种或更多的物质结合在一起，使其具有更好的物理化学特性。

一种普通的复合材料构造是用加强材和基础材构成的。

补强材料一般为纤维，粒子或片状，例如碳纤维，玻璃纤维，陶瓷粒子等。

而基质是加固物的承载物，起到加固物的作用，也起到了承载力的作用。

复合材料的特征在于其强度、刚度、韧性和耐磨性都高于单个物质，并且还具有较小的密度和优良的耐蚀性。

复合材料的组成和结构能够按照应用的需要来调节，从而达到满足各种领域的需要，其广泛的使用和持续的创新促进了材料科学和工程领域的发展。

2复合材料的结构强度分析2.1结构强度分析对复合材料进行了强度分析，它需要对复合材料的强度性能和结构设计进行全面的分析。

在复合材料的结构强度分析中，首先需要了解材料的力学性质，如拉伸强度、剪切强度、弯曲强度等。

这可以通过实验测试和材料力学模型的建立来获得。

其次，结构强度分析需要考虑复合材料的结构设计和载荷情况。

结构设计涉及到复合材料的几何形状、层压顺序和厚度等参数的选择。

载荷情况可以是静态加载或动态加载，需要考虑不同方向上的载荷分布和载荷的大小。

基于以上信息，可以采用数值模拟方法进行结构强度分析。

常用的方法包括有限元分析、边界元分析和解析方法等。

这些方法可以通过建立合适的材料模型、结构模型和加载条件来模拟复合材料结构在外部载荷下的响应。

失效准则和非线性对复合材料层合板螺栓连接失效强度的影响

螺栓连接失效强度的影响
徐红炉王富生岳珠峰
（西北工业大学力学与土木建筑学院，西安７０７）１０２
摘要：建立二维复合材料螺栓连接累积损伤有限元模型。考虑接触关系，切非线性和材料刚度降低，剪针对三种不同的失效准则编制相应的损伤程序，对复合材料层合板螺栓连接件强度进行数值计算并与实验结果进行对比。研究结果表明，剪切非线性分析更合理，混合准则计算结果与实验结果吻合较好。关键词：复合材料；螺栓连接；破坏准则；非线性
维普资讯
２００８年６月第３５卷第３期
强度与环境
ＳＴＲＵＣＴＵＲＥ＆ＥＮＶＩＲ０ＮＭＥＮＴＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ
Ｊｎ．０８ｕ２０
Ｖ＿．５Ｎｏ３０３．．１
失效准则和非线性对复合材料层合板
ｐｏｒｍｍｅｃｏｄｎｏｄｆｅｅｔｆｉｒｒｅｉｎｏｅａｕｔｅｂａｉｇｓｅｇｈｏｏｔｄｃｍｐｓｔｒｇａｄａｃｒｉｇｔｉｒｎａｌｅｃｔｒｓｔｖｌａｅｔｅｒｎｔｎｔｆｂｌｏｏｉｕｉｏｈｒｅｅ

ｄｇａａｉｎｕｅ，ｔｒｅｄｆｒｎｆｉｒｃｔｒｏｓｒｃｎｕｔｄＴｈｕｅｓｂｏｔｅｈｖｂｅｅｒｄｔｒｌｓｈｅｉｅｅｔａｌｅｒｅｎａｅｏｄｃｅ．ｏｆｕｉｉｅｓｒｕｒｕｉｓａｅｅｎｎ

关于复合材料结构用紧固件及机械连接技术探讨

关于复合材料结构用紧固件及机械连接技术探讨摘要：本文对复合材料结构用紧固件类型分析，并对复合材料机械连接技术应用要点加以阐述，希望能为提升连接接头质量提供有效建议。

关键词：复合材料；紧固件；机械连接技术引言：因复合材料性能优势，被大量投入在飞机零部件装配中，因复合材料结构特殊性，也极易促使复合材料结构在运用过程中出现诸多影响连接接头质量的问题。

在明确各类型复合材料结构用紧固件性能前提下，如何有效应用机械连接技术，是目前各相关人员需要考虑的问题。

1.复合材料结构用紧固件类型分析1.1铆接类紧固件出于对复合材料结构抗冲击能力较差综合考虑，在利用铆接工艺紧固件干部时，需要特别注意因膨胀作用而导致孔边出现分层问题，难以确保接头质量。

就铆接工艺而言，手工铆接工艺对一致性紧固件夹紧力矩的获取相对较难，因此，当规格超出4mm,一般情况下，将选择可控拧紧力矩的紧固件，相较于安装其他类型紧固件，铆钉安装操作简单，且质量又轻，被广泛应用于规格4mm以下的铆钉连接场合中。

例如，A286铆钉、钛铌铆钉以及双金属铆钉等是飞机复合材料结构中常常运用到的铆钉，其中F-14战斗机复合材料尾翼装配中大量A286铆钉投入使用；钛铌铆钉被运用于现下复合材料壁板件装配上，碍于复合材料板壁较薄，通过采用钛铌铆钉对其进行铆接，在一定程度上能够确保接头质量，在具体操作过程中，需要将垫圈加设在铆接形成头部位，避免孔壁分层问题出现；钛合金结构与复合材料承剪结构有专用紧固件，即双金属铆钉，由于杆部强度较高，且尾部可塑性佳，将抗剪型钛高锁螺栓进行替代，在铆接过程中，钉杆和钉尾所形成的交界面应在最大夹层内部[1]。

1.2螺栓类紧固件钛合金螺栓/自锁螺母、钛合金高锁螺栓/高锁螺母、艾迪2型螺栓紧固系统等主要使用在复合材料结构开敞部位，在具体安装操作时，为防止连接后的复合材料自身承载能力降低，作业人员需要对力矩加以控制，可有效规避此方面问题发生。

复合材料结构中安装钛合金螺栓/自锁螺母时，鉴于复合材料钉载分配能力低，为科学有效控制力矩，可采用限力矩扳手来辅助安装，既能获得一致性的安装力矩，又能最大程度上规避因不一致力矩而造成复合材料结构性能降低问题出现。

复合材料受力破坏机理_概述说明以及解释

复合材料受力破坏机理概述说明以及解释1. 引言1.1 概述复合材料是由两种或两种以上不同类型的材料组合而成，通过化学或物理方法加以处理，形成具有优异性能和特殊功能的新材料。

它在航空航天、汽车工业、建筑结构等领域中得到了广泛应用。

然而，在受力条件下，复合材料可能会遭受各种破坏，这对于深入理解其受力行为和优化设计具有重要意义。

1.2 研究背景复合材料因其轻质高强、耐腐蚀等优点，在各行各业都有着广泛的应用。

目前已经存在了大量针对复合材料制备、性能研究和设计优化等方面的研究工作。

然而，对于复合材料受力过程中破坏机理的探究还相对不足。

深入了解复合材料在不同受力状态下的破坏行为，可以为制定更科学有效的使用建议和改进设计提供支持。

1.3 目的和意义本文旨在综述与分析复合材料受力破坏机理。

具体目标包括：首先，概述复合材料的定义、分类和特性。

其次，分析受力方式与破坏形式之间的关系，探讨主要的受力破坏类型及其解析，并对影响受力破坏的因素进行分析。

然后，介绍常见的实验方法，并通过典型应用案例剖析，对实验结果进行分析与讨论。

最后，总结归纳出结论，并展望未来对复合材料受力破坏机理研究的发展方向。

通过本文的研究可以增强人们对复合材料受力行为的认识，在使用和设计过程中提供科学依据和指导，进一步推动复合材料领域的发展。

2. 复合材料组成及特性:2.1 复合材料的定义复合材料是由两个或更多种不同的材料组合而成的，以获得比其单独组成部分更好的性能。

常见的复合材料包括纤维增强复合材料、层叠复合材料和颗粒增强复合材料等。

2.2 复合材料的分类根据主要组成部分和形式，复合材料可以分为以下几类：- 纤维增强复合材料: 这类复合材料由纤维素基体和增强纤维（如玻璃纤维、碳纤维、酚醛纤维等）组成。

其中，增强纤维起到增加强度和刚度的作用，而基体起到连接和保护纤维的作用。

- 层叠复合材料: 这类复合材料由多层不同性质、不同厚度或形状的片层堆积而成。

PTFE／PI复合材料的热性能及机械性能分析

PTFE/PI复合材料的热性能及机械性能分析【摘要】制备并研究了不同配比的PTFE/ PI复合材料的热性能及机械性能变化，并用扫描电镜对其微观形态进行了观察。

结果表明：此复合材料的耐热性及机械性能相对于聚四氟乙烯纯树脂有明显的提高。

维卡软化温度达到182℃，比基体树脂纯PTFE高90℃；初始分解温度达到467℃，比基体树脂纯PTFE高11℃；熔融温度基本稳定在330℃左右；洛氏硬度提高27HRL；弯曲强度提高28 MPa。

SEM表明：复合材料断面出现韧窝状形貌，PI起到辅助增韧作用。

【关键词】聚四氟乙烯，聚酰亚胺，复合材料，热性能，机械性能尽管目前已开发出许多具有优良性能的工程塑料，但单一树脂材料并不具备耐摩擦、和自润滑等综合性能。

将不同种类的聚合物共混，可获得具有良好综合性能的新型高分子材料。

耐热复合材料是一种在高温下有望发挥其性能的材料，材料为了达到耐热性的提高，长寿命化，可靠性以及轻量化等，耐热复合材料是不可缺少的关键材料，它也成为今后支撑地球环境问题及能量问题的解决、航空宇宙领域的重要材料。

本研究采用冷压烧结的工艺制备了PTFE/PI复合材料，测试分析了PTFE/PI 复合材料的热性能及机械性能，为其在高性能先进复合材料领域中的应用提供理论依据。

1 实验部分1.1 主要原材料。

聚四氟乙烯（PTFE）：平均粒径≤5μm，表观密度约0.56g/m2，沈阳市天宇祥微粉厂；聚酰亚胺（PI）：粒径约75μm，表观密度约0.92/m2，常州建邦塑料制品有限公司。

1.2 实验仪器及设备。

马弗炉：TM0610型，天津马福尔科技有限公司；平板硫化机：XLB 400×400×2E型，青岛亚华机械有限公司；差动热分析仪：CDR-34P型，上海万衡精密仪器有限公司；维卡软化点温度测定仪：GB/T1634型，北京冠测精电仪器设备有限公司；热重分析仪：TGA2000型，上海精密科学仪器有限公司；塑料洛氏硬度计：XHR-150型，上海万衡精密仪器有限公司；悬臂梁冲击实验机：XJU-22型，承德试验机有限公司；微机万能控制电子实验机：RG2000-1型，上海研润光机科技有限公司。

复材结构中螺栓拧紧过程影响因素分析

机结构的制造中 [１] ꎮ 在飞机复合材料构件装配连接过程
紧力会不足ꎮ ＺＨＵＬＢ等 [７] 研究了牙型角对转矩系数Ｋ
的影响ꎮ 有限元分析结果表明转矩系数Ｋ随着牙型角的
增大而增大ꎮ
中ꎬ螺栓连接是常用的机械连接方式ꎬ通过转矩扳手或者
本文以复合材料结构单螺栓连接为研究对象ꎬ采用有
拧紧轴施加一定的拧紧力矩ꎬ产生的轴向力使得螺栓被拉
1 250
使螺母下表面逐渐接触复合材料板ꎬ产生预紧力ꎮ
1 000
２结果分析与讨论
２.１有限元模型的验证
750
500
本文采用的有限元模型准确性的验证方法是ꎬ将有限
元模型得到的预紧力与拧紧力矩曲线同理论分析得到的
250
0
曲线进行对比ꎬ理论分析中预紧力和拧紧力矩的关系式参
0
0.03
0.06 0.09
ｅｌａｓｔｉｃａｎｄｐｌａｓｔｉｃｓｔａｇｅꎬ ｍａｙｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙａｆｆｅｃｔｔｈｅｐｒｅｌｏａｄｗｈｅｎｔｈｅｓａｍｅｔｉｇｈｔｅｎｉｎｇｔｏｒｑｕｅｉｓａｐｐｌｉｅｄꎬ ｗｈｉｌｅｂｏｌｔ－ｈｏｌｅｃｌｅａｒａｎｃｅ
ａｎｄｐｉｔｃｈｈａｖｅｃｅｒｔａｉｎｅｆｆｅｃｔｓｏｎｃｌａｍｐｉｎｇｆｏｒｃｅ.
ｄｅｖｉａｔｉｏｎｏｆｐｒｅｌｏａｄꎬ ａｎｄｔｈｅｓｉｎｇｌｅｂｏｌｔｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｂｅｉｎｇｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｓｕｂｊｅｃｔꎬ ｔｈｅｂｏｌｔｔｉｇｈｔｅｎｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ
ｗａｓｓｉｍｕｌａｔｅｄｂｙｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ. Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｆｒｉｃｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｔｈｅｃｏｎｔａｃｔｓｕｒｆａｃｅａｎｄｔｈｅｂｏｌｔｄｉａｍｅｔｅｒꎬ ａｔ

几何参数对玻璃纤维织物／环氧层合板螺栓连接强度影响的实验研究

、
拉伸强度
压缩强度
剪切强度
３７９
此外，松比为０１，泊．４以上数据为纬向数据。实验采用的试样为长方形试样，样几何尺寸试
针对玻璃纤维织物复合材料螺栓连接结构，研究了
Ｗ／Ｄ及ＥＤ对螺栓连接强度的影响，分析了螺Ｖ并
材料或金属材料连接起来。机械连接是最常见的连
２实
验
２１原材料．
实验采用原材料为增强材料，２×２斜纹高强玻璃纤维布，密度２０ｍ，度０２ｍ南京玻面３ｇ／厚．２ｍ，纤院生产；脂基体，氧树脂体系。树环
Ｔｂｅ１Ｍｅｈｎｃｌｐｏｅｔｓｏｌｓａｒ／ｐｘｏｏｉｓａｌｃａｉａｒｐｒｅｆｇａｓｆｂｉｅｏｙｃｍｐｓｅｉｃｔ
力学性能拉伸模量
压缩模量
数值／ａＭＰ
１７ ×１０１０ｌ． ×ｌ０５４Ｏ４３２
型。玻璃布通过多功能浸胶机预浸胶，作成预浸制
纤维复合材料机械连接强度及破坏模式与接头的几何参数、纤维种类及铺层方向等多种因素有关，
很多专家和学者对此进行了广泛的实验研究和理论分析，出了很多指导性的结论。普遍认为连得接强度随Ｗ／Ｄ和ＥＤ的增大而增大，当Ｗ／／但Ｄ和
后的层板厚度为４ｍ，脂含量为３％（量分ｍ树８质

温度变化对复合材料双面搭接接头拉伸强度的影响分析

ＮｎｉｇＵｎｅｓｙｏＡｒｎｕｉａｊｉｒｉｆｅｏａｔｓ＆Ａｔｎｕｉ．ａｊｇ２０１）ｎｖｔｃｓｒａｔｓＮｎｉ１０６ｏｃｎ
Ａｓｒｃ＝ＯｅｆｒｏｏｎｃｉｎｎｃｍｐｓｅｉｕｓｄｉｔｉｐｐｒＴｅｆｉｌｎｄｌｆｏｂｅｌｉｓｗａｂｔｔｎｍｆｃｎｅｔｓｉｏｏｉｓｉｄｓｓｅｓａｅ．ｈｎｔｅｅｔａｏｏｔｓｃｎｈｉｅｍｅｍｏｅｕｌａｊｎｓｏｄｐｏｔ
ｅｔｂｉｅ．ｈｎｉｓｒｏｅａｉｅｅｔｅｐｒｔｒｓｎｉｒｒｅａｗｒｓｄｔｄｅｔｅｗｙｏｅｔｃｉｓｌｈｄＴｅｔｓｅｔｔｗｅｅｄｎｔｆｒｎｍｅａｕｅ，ａｄｆｌｅｃｔｅｅｕｅｊｇａｆｓｕｔｎｉａｓｅｌｅｓｄｔａｕｉｒｉｏｕｈｄｒｏｎ
余青：变对合料面接头伸度影分小，温化复材双搭接拉强的响析等度
中图分类号：Ｑ１１７７７Ｔ７．．７７文献标识码：Ａ
Ｆｉｇｌａｓｓ一
应用开发
温度变化对复合材料双面搭接接头拉伸强度的影响分析
余小青，周光明
（南京航空航天大学飞行器结构力学与控制教育部重点实验室，南京２０１）１０６
生在连接部位。由此不难看出，复合材料的连接工
艺技术是复合材料应用中重要的组成部分。对连接
基金资助：国家自然科学基金资助（０７０９１７２７）收稿日期：２１— ２２００１— ０修回日期：２１４２０卜Ｏ — ９

复合材料层合板损伤失效模拟分析

复合材料层合板损伤失效模拟分析随着科技的不断发展，复合材料在现代社会中的应用越来越广泛。

其中，层合板作为一种具有优异性能的材料，被广泛应用于航空、航天、汽车等领域。

然而，层合板在服役过程中也存在着损伤失效的问题，对于其损伤失效的模拟分析方法进行研究具有重要意义。

关键词：复合材料、层合板、损伤失效、模拟分析复合材料层合板具有高强度、高刚度、耐腐蚀等优点，因此在各个领域得到了广泛的应用。

然而，其在服役过程中会受到各种载荷的作用，如应力、温度、化学环境等，容易导致损伤失效的问题。

在有些情况下，损伤失效可能引发重大安全事故，因此对复合材料层合板损伤失效的模拟分析方法进行研究，对于提高其服役性能和安全性具有重要意义。

内在因素：主要包括材料的制备工艺、微观结构和组成成分等。

这些因素会影响材料的力学性能和耐久性，如强度、刚度、韧性和耐腐蚀性等。

外部因素：主要包括服役过程中的各种载荷作用、环境条件和服役时间等。

这些因素会影响材料的应力状态和环境适应性，如拉伸、压缩、弯曲和耐高温性能等。

基于力学模型的模拟方法：根据材料的力学性能和外部载荷的作用，建立力学模型，如有限元模型、应力-应变模型等，对材料的损伤失效进行模拟和分析。

基于物理模型的模拟方法：根据材料的微观结构和组成成分，建立物理模型，如分子动力学模型、晶格动力学模型等，对材料的损伤失效进行模拟和分析。

基于经验模型的模拟方法：根据大量的实验数据和经验公式，建立经验模型，如响应面模型、神经网络模型等，对材料的损伤失效进行模拟和分析。

本文介绍了复合材料层合板损伤失效模拟分析的相关内容。

复合材料层合板在服役过程中会受到各种载荷的作用和环境条件的影响，容易导致损伤失效的问题。

为了有效预测和控制其损伤失效，需要建立合适的模拟分析方法。

目前，基于力学模型、物理模型和经验模型的模拟方法已被广泛应用于复合材料层合板的损伤失效模拟和分析中。

这些方法可用来研究材料的内在因素和外部因素对损伤失效的影响，从而为提高材料的服役性能和安全性提供指导。

复合材料的性能

复合材料的性能复合材料是由两种或两种以上的材料组合而成的新材料，具有优异的性能和广泛的应用前景。

复合材料的性能受到多种因素的影响，包括材料的成分、结构和制备工艺等。

本文将从力学性能、耐热性能、耐腐蚀性能和导热性能等方面对复合材料的性能进行探讨。

首先，复合材料的力学性能是其最重要的性能之一。

由于复合材料由不同的材料组合而成，其力学性能往往优于单一材料。

例如，碳纤维增强复合材料具有很高的强度和刚度，能够在航空航天、汽车和体育器材等领域得到广泛应用。

此外，复合材料的疲劳性能也很好，能够在长期受到循环载荷的情况下保持稳定的性能。

其次，复合材料的耐热性能也是其重要的性能之一。

由于复合材料通常由有机高分子材料和无机材料组成，因此其耐热性能较好。

例如，碳纤维增强复合材料在高温下仍能保持较高的强度和刚度，因此在航空航天领域得到广泛应用。

此外，复合材料还可以通过改变材料成分和结构来提高其耐热性能，满足不同工程领域的需求。

另外，复合材料的耐腐蚀性能也是其重要的性能之一。

由于复合材料通常具有较好的化学稳定性，能够在酸碱和盐类腐蚀介质中保持稳定的性能。

例如，玻璃纤维增强复合材料具有很好的耐腐蚀性能，能够在海水和化工介质中长期使用而不受到腐蚀。

因此，复合材料在海洋工程和化工领域得到广泛应用。

最后，复合材料的导热性能也是其重要的性能之一。

由于复合材料通常具有较好的导热性能，能够在高温和低温环境下保持稳定的性能。

例如，碳纤维增强复合材料具有很好的导热性能，能够在高温环境下保持较高的导热性能，因此在航空航天和汽车领域得到广泛应用。

综上所述，复合材料具有优异的性能，包括力学性能、耐热性能、耐腐蚀性能和导热性能等。

这些性能的优异使得复合材料在航空航天、汽车、化工和海洋工程等领域得到广泛应用，并具有广阔的发展前景。

随着科学技术的不断进步，相信复合材料的性能将会得到进一步提升，为人类社会的发展做出更大的贡献。

4复合材料连接设计详解

P t ≤ jt ( d )t
ω——板宽或钉间距，mm； [σjt] ——许用拉伸应力，MPa。
③剪切强度校核按
p j ≤ j 2et
e——端距，mm； j ——许用剪切应力，MPa。
（2）紧固件的强度校核校核按
4P ≤ 2 d
（3）紧固件的选用及对拧紧力矩的要求 ①紧固件直径的选择
d2
4
b dt br
由此得
d 4 br t b
式中
d——紧固件直径，mm t——被连接层合板的厚度，mm [σ
br]——层合板的许用挤压应力，MPa
[τb]——紧固件的许用剪应力，MPa
② 紧固件种类的选择紧固件主要有螺栓和铆钉两大类：螺栓用于可拆卸的结构连接部位，铆钉则用于不可拆卸的结构处
Hale Waihona Puke ——紧固件的许用剪切强度值
4.1.4 机械连接和强度校核举例例4-1
图4-4为双排紧固件承受拉伸载荷的连接接头。试根据下述已知参数校核接头强度，确定链接区复合材料层合板的厚度t。
已知紧固件为100°沉头窝Ti-22高锁
螺栓，公称直径d=6mm，单面破坏剪[Q]=21.4KN，内排螺栓和外排螺
【解】
(1)计算连接区加厚部位的层合板厚度
①按面内剪切承载计算 q = t [ τ] T = q / [τ]=700/120=5.83mm
②按螺栓孔挤压承载计算
25×0.57×q = d t [σ
br]
t
25 0.57 700 4.32mm 6 385
③确定连接区加厚部位的层合板厚度按面内剪切承载需5.83mm，选定t=6mm。铺层层数n=6/0.12=50层，即加厚板铺层层数比原来基本板增加16层。考

复合材料加筋壁板结构强度分析方法研究

Technological Innovation18《华东科技》复合材料加筋壁板结构强度分析方法研究宋波涛，付友波，白艳洁（航空工业西安飞机工业（集团）有限责任公司，陕西西安 710089）摘要：复合材料设计技术日益成熟，其在航空产品上的应用越来越多，更多的主承力结构开始选用复合材料，其强度设计至关重要，关系飞机安全。

本文以某飞机复合材料机身壁板为例，详细介绍了加筋壁板有限元建模及强度分析方法，给出了详细的校核公式及分析过程，可用于指导飞机强度设计及校核工作。

关键词：复合材料；强度校核；加筋壁板；稳定性近年来高性能增强纤维的先进复合材料在航空领域得到了快速发展。

先进复合材料具有比强度、比模量高，性能可设计和易于整体成形等诸多优异特性，不仅可实现结构减重，并能够明显改善飞机气动弹性特性、降低油耗、减少维修费用从而提高飞机性能，这是其他材料无法或难以实现的。

本文基于飞机复合材料机身壁板为例，介绍了复合材料加筋壁板设计过程中所面临的强度问题，并给出了有限元建模过程及其强度校核分析方法。

1 有限元建模计算在壁板有限元建模过程中，将蒙皮单元简化为板壳单元，蒙皮单元定义为复合材料单元，材料铺层与实际结构铺层定义一致，将单向带定义为二维各项异性材料，建立材料坐标系，将材料坐标系X 轴定义为0°方向；由于长桁主要承受拉压载荷，建模时将长桁单元简化为一维杆单元，单元横截面积定义为长桁实际截面积，材料属性定义为其实际铺层等效属性。

当长桁缘条与腹板铺层不同时，假设腹板等效弹性模量为E1，截面积为A1，缘条等效弹性模量为E2，截面积为A2，则在长桁单元属性定义中，要求长桁单元截面拉压刚度保持不变，一般定义长桁弹性模量为腹板弹性模量E1，则其等效面积为：12211E A E A E A e += 复合材料结构设计中，一般为了降低结构重量，提高经济效益，蒙皮铺层及长桁铺层会不断变化，这导致建模过程比较复杂，需要对单元属性进行分段定义。

影响复合材料性能的因素

影响复合材料性能的因素
首先，复合材料的基体材料对其性能有着重要影响。

基体材料的性能直接影响
着复合材料的整体性能，如树脂基复合材料的强度、韧性、耐热性等，金属基复合材料的导热性、导电性等。

选择合适的基体材料对于提高复合材料的性能至关重要。

其次，增强材料也是影响复合材料性能的重要因素之一。

增强材料的种类、形状、分布状态等都会对复合材料的性能产生影响。

常见的增强材料包括玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等，它们的不同特性会使复合材料表现出不同的力学性能和物理性能。

另外，制备工艺也是影响复合材料性能的重要因素之一。

制备工艺包括预处理
工艺、成型工艺、固化工艺等，不同的工艺会对复合材料的结构和性能产生重要影响。

合理的制备工艺可以提高复合材料的结合强度、表面质量、耐热性等性能。

此外，环境条件也会对复合材料的性能产生影响。

复合材料在不同的环境条件
下会表现出不同的性能，如在高温环境下的耐热性能、在潮湿环境下的耐腐蚀性能等。

因此，在实际应用中需要考虑到复合材料在不同环境条件下的性能表现。

总的来说，影响复合材料性能的因素是多方面的，包括基体材料、增强材料、
制备工艺、环境条件等。

只有在综合考虑这些因素的基础上，才能够更好地提高复合材料的性能，满足不同领域的需求。

希望本文的内容能够对复合材料的研究和应用有所帮助。

碳纳米管环氧树脂复合材料力学性能影响因素的研究

碳纳米管环氧树脂复合材料力学性能影响因素的研究一、本文概述随着科技的进步和纳米技术的发展，碳纳米管（Carbon Nanotubes，CNTs）作为一种独特的纳米材料，因其优异的力学、电学和热学性能，在复合材料领域的应用日益广泛。

环氧树脂（Epoxy Resin）作为一种常见的热固性树脂，具有良好的粘附性、机械性能和化学稳定性，在航空航天、电子电气、建筑等领域有广泛应用。

将碳纳米管与环氧树脂复合，可以显著提升复合材料的力学性能，从而拓宽其应用领域。

本文旨在全面探讨碳纳米管环氧树脂复合材料力学性能的影响因素的研究。

我们将首先概述碳纳米管的基本结构和性质，以及环氧树脂的特点和应用。

然后，我们将重点分析碳纳米管在环氧树脂中的分散性、界面相互作用、碳纳米管的含量与长径比、制备工艺等因素对复合材料力学性能的影响。

我们还将讨论复合材料的力学性能表征方法，如拉伸强度、弯曲强度、冲击强度等，并探讨其与影响因素之间的关联。

通过本文的研究，我们期望为碳纳米管环氧树脂复合材料的制备和应用提供理论依据和技术指导，同时为推动纳米复合材料的发展做出贡献。

二、碳纳米管的基本性质与制备方法碳纳米管（Carbon Nanotubes，CNTs）是一种由碳原子通过共价键连接形成的一维纳米材料，具有独特的结构和优异的物理化学性质。

碳纳米管具有良好的导电性，其电导率可以高于铜和银等金属，且具有良好的热稳定性和机械性能。

碳纳米管还具有高的比表面积和优异的化学稳定性，这使得它在许多领域，特别是在材料科学和纳米技术中，具有广泛的应用前景。

碳纳米管的制备方法主要有电弧放电法、化学气相沉积法（CVD）和激光烧蚀法等。

电弧放电法是最早用于制备碳纳米管的方法，通过在高真空环境中将石墨电极进行电弧放电，使碳原子在电弧的高温下蒸发并冷凝形成碳纳米管。

化学气相沉积法则是利用含碳气体在高温催化剂的作用下，通过热解或还原反应生成碳纳米管。

激光烧蚀法则是利用高能激光照射含碳目标，使碳原子蒸发并冷凝形成碳纳米管。

浅析复合材料机械紧固件松动原因及处置方法

（三）使用新型的防滑垫圈和螺母
加装防滑垫圈也是一个防止紧固件松动的重要途径，必须要考虑在震动力较大的情况下使用，因此应该使用新型的防滑垫圈和螺母，比如使用含有锯齿的防松垫圈，锯齿能够有效地增加垫片摩擦力，防松效果也大大增加。
（四）使用液压防松螺母
当前不少外国企业在针对紧固件松动这一问题时采用了新型的液压防松技术。具体的方法是，利用液压的高强度性能将发动机的各个连接部位锁紧，从而防止螺母松动，提高整个机械装置的稳定性。该方法的使用原理如下：将液压缸体和活塞以及螺母组合起来并注入高压油，利用液压原理，产生巨大的压力，使得液压缸体拉紧螺栓，使得螺栓形变，加大的螺杆与环的空隙，使得螺环拧紧，螺杆不能还原，从而达到了较好的防松效果。
（三）采取的防松方法不合适
传统的防螺母松动的方法有加弹簧垫圈防松法、嵌装尼龙防松法、加装双螺母防松法等几种，但是传动装置系统庞大，这些方法并不能很好的保障所有的紧固件，比如加弹簧垫圈的使用方法中会因为防滑垫圈支承面较小的原因而在巨大的震动力下失去防滑作用，嵌装尼龙是一次性使用方法，多次拆卸后会失效；加装双螺母则会在长期运行中出现滑丝、划扣问题等。因此这些防松方法都无法真正保障紧固件松动问题的出现。
（二）在螺栓的联接中增加弹性的伸长量
当传动系统机壳进行连接的时候可以利用两个长筒套加长螺栓的长度，并且在在双头螺栓的两边，利用螺纹底径作为其中断的直径，这一设计可以在不影响螺杆强度的基础上减小螺栓截面积，从而进一步加强了螺纹的紧固件弹性的伸长量，当传动系统在工作过程中出现加强震动力的情况下就可以起到一定的防松作用。
（四பைடு நூலகம்机壳螺纹脱扣
传动系统的截割部和牵引部件的连接采用的是强度较高的埋头螺栓，当出现松动问题的时候会因为强度过高导致机壳上的内螺纹出现脱扣问题，继而使截割部和牵引部长期处于松动的状态，传动装置所承受的负荷大大增加，其使用寿命也会进一步减小。

机械设计中的材料发展与应用研究

机械设计中的材料发展与应用研究近年来，随着科学技术的不断进步和人们对高效、可持续发展的需求增加，机械设计中的材料发展与应用研究变得日益重要。

材料作为机械设计的基础，直接影响着产品的性能和可靠性。

在这篇文章中，我们将探讨机械设计中材料发展的几个重要领域。

1. 先进复合材料的应用先进复合材料是目前机械设计中的热点之一。

与传统材料相比，先进复合材料具有高强度、轻质、耐腐蚀等特点，被广泛应用于飞机、航天器、汽车等领域。

例如，碳纤维增强塑料（CFRP）作为一种常见的先进复合材料，其强度比钢材还要高，却只有它的1/4重量。

这意味着使用CFRP可以显著降低整车重量，从而提高燃油效率和减少碳排放。

因此，先进复合材料的应用研究具有重要的意义。

2. 高温合金的研发与应用在高温环境下，传统材料容易受到热膨胀、热疲劳等问题的影响，从而降低机械设备的可靠性和寿命。

为了应对这一挑战，高温合金的研发与应用成为一项重要任务。

高温合金具有良好的高温强度和耐腐蚀性能，被广泛用于航空、航天、能源等领域。

例如，涡轮发动机的关键部件通常采用镍基高温合金，能够在极端的高温环境下保持稳定的性能。

3. 纳米材料的发展与应用纳米材料作为一种新兴的材料，具有独特的物理、化学和力学性质。

由于纳米材料的颗粒尺寸在1-100纳米范围内，颗粒间的相互作用较大，导致材料的性能具有显著差异。

因此，纳米材料在机械设计中的应用研究备受关注。

例如，氧化锌纳米颗粒可以用于制备纳米传感器，具有高灵敏度和快速响应的优势。

此外，纳米银也被广泛应用于制备导电胶粘剂和导电墨水，用于电子元件的可靠连接和导电。

4. 可再生材料的开发与利用随着环境保护和可持续发展的重要性日益增加，可再生材料的开发与利用成为机械设计中的重要课题。

可再生材料是指能够自然循环、可替代传统能源的材料，如生物质材料、再生塑料等。

这些材料具有可降解性、低碳排放等优点，能够减少对有限资源的依赖。

例如，生物质材料可以用于制备生物降解塑料，用于替代传统塑料，减少对化石燃料的需求。

复合材料结构用紧固件及机械连接技术

复合材料结构用紧固件及机械连接技术摘要：复合材料因为自身的强度比较低，并且抗冲击能力和和塑性都比较差，在进行制孔、连接和使用的过程中，比较容易出现一些孔增大、分层、损伤等质量问题，想要对这些问题进行合理解决，就需要对紧固件的机械连接技术进行重视，更好地满足复合材料结构的需要。

本文主要是对复合材料结构用紧固件材料以及紧固件的种类进行重点的分析，对其机械连接技术也进行了简要的分析，希望能够更好的克服复合材料的缺陷。

关键词：复合材料；紧固件；机械连接技术引言复合材料本身有着比较多的优点，因此在其他行业中的使用量也在逐渐增多，但是因为受到材料本身和结构特性的影响，使得复合材料结构在进行连接、装配和使用的过程中，比较容易产生一系列的问题，针对这些问题需要对复合材料结构用紧固件和机械连接技术进行重点的分析。

一、复合材料结构用紧固件材料的概述对于复合材料来说，它一般具有比强度高、可设计性好、抗疲劳能力强等综合性能，因此经常会被应用在飞机的主承力结构当中。

复合材料结构的紧固件材料选择也需要从比强度和电位的角度进行出发，在进行使用的过程中需要对电位腐蚀、安装“卡死”、安装损伤、拉脱强度低等问题进行克服。

对于现阶段国内的复合材料结构使用的紧固件来说，已经对上述问题进行一定的解决，采用多种紧固件种类来进行连接，进一步的满足安装所需的相关要求，让复合材料的连接得到了有效的保证。

但是因为复合材料属于层状结构，适应中依旧会比较容易出现层剪强度低、抗冲击能力差、塑性差的问题，因此在使用中经常会与钛合金共同使用，飞机上的复合材料机构用紧固件材料大都使用的钛合金材料，这样可以对复合材料使用中出现的问题进行良好的克服。

二、复合材料结构用紧固件种类（一）铆接类紧固件对于复合材料来说，其结构耐冲性能比较差，因此在对该结构进行铆接的时候，需要对紧固件杆部膨胀比较造成的孔边分层现象进行关注，避免给接头的质量造成不利的影响。

另外，在进行铆接的过程中，因为受到手工因素的影响，不容易获得一致的锚固件夹紧力矩，因此对于大于4mm规格的情况来说，可以采用可控拧紧力矩的紧固件。

复合材料层合板机械连接研究进展

复合材料层合板机械连接研究进展尹玉;李小强;李东升;王亮;翟雨农【摘要】机械连接因其可靠性以及连接工艺上的优势,受到学者和工程界的高度重视.当前国内外学者对机械连接的研究主要是进行数值模拟与试验研究.接头的承载强度、失效形式以及疲劳性能是衡量接头性能的主要指标.接头形式、铺层角度、几何尺寸、钉孔间隙、预紧力等是影响接头性能的主要因素.在实际工程应用中,这些研究对于提高复材机械连接性能有着重要意义.【期刊名称】《航空制造技术》【年(卷),期】2016(000)011【总页数】6页(P72-77)【关键词】复合材料层合板;机械连接;接头性能【作者】尹玉;李小强;李东升;王亮;翟雨农【作者单位】北京航空航天大学机械工程及自动化学院,北京100191;北京航空航天大学机械工程及自动化学院,北京100191;北京航空航天大学机械工程及自动化学院,北京100191;北京航空航天大学机械工程及自动化学院,北京100191;北京航空航天大学机械工程及自动化学院,北京100191【正文语种】中文复合材料由两种或两种以上性质不同的材料组成，主要组分是增强材料和基体材料[1]。

相较于传统材料，复材具有材料与结构同一性、可设计性强等显著特点，具有较高的比强度与比模量、较好的抗疲劳性能、耐腐蚀性 [2]。

由于复合材料优异的力学性能，飞机结构中已经开始尽可能多地采用复合材料，以达到飞机结构减重的目的[2]。

复合材料最初应用在飞机上的舱门、安定面、整流罩等次承力结构，目前国外已将复合材料广泛应用于机翼、机身等部位，实现由次承力构件向主承力结构的过渡[3]。

复合材料的大量使用必定会需要使复材与其他类型材料进行连接，这包括复材与复材、复材与金属材料等[4]。

由于螺栓连接具有容易装配，允许拆卸、检修，并且对环境影响不敏感等优势，是复合材料构件中最常用的连接方式[5]。

由于连接处复合材料层合板开孔、应力集中等因素，机械拧紧接头通常是一个危险源。