复合材料与金属连接方法及可靠性研究开题报告
2020-04-24 09:42:41
1. 研究目的与意义(文献综述)
复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料,经过物理或化学方法复合而成的,具有优于原组分材料性能的材料。树脂基复合材料中,基体为树脂,主要起传递应力、保护纤维的作用;增强体为纤维(玻璃纤维、碳纤维等),是复合材料主要承受载荷部分。树脂基复合材料不仅保留了树脂的优点,比如良好的耐腐蚀性、耐冲击性、绝缘性等性能,而且通过复合效应,各组分性能互补,整体的比强度比模量高、密度小、耐疲劳性强。复合材料的优势还在于可设计性强(包括基体增强体、结构、工艺等的可设计性),成型工艺简便,尤其是可以整体一次性成型。整体成型有效减少零件数量,在大型结构中有重要作用。
复合材料具有上述的优异性能,因此在现代飞机、飞行器、风机叶片、船舶等军工民用领域应用越来越广泛。航空结构大量采用复合材料用于结构减重,复合材料的使用已成为衡量飞机先进性的重要标志[1]。但是由于工艺限制以及工业生产零件化的需要,单一的整体成型不能满足使用需求,复合材料与金属间的连接必不可少。复合材料连接接头是复合材料航空结构中的主要部件,据统计,飞行器结构有70%以上的破坏都是发生在连接部位[2]。航空复合材料结构中存在大量螺栓连接,a380机身段连接需要10000个螺钉,而f-22 复合材料机翼使用紧固件更是高达14000个[3]。复合材料连接对航空结构的安全和效率有很大影响,这便需要进行大量试验以及理论分析以保证安全和结构效率。
复合材料与金属连接的形式多样,常见的连接方式有胶接、螺栓连接、铆接、焊接(用于cfrp,陶瓷基复合材料与金属的连接[4])以及混合连接。新的连接方法仍在不断发展,黄志超[5]等综述了复合材料的传统机械连接、胶接、混合连接以及较新颖的缝合连接、z-pin(金属或纤维增强复合材料细棒)连接及冷碾铆接等连接方式。smith[6]和kellar 等[7]应用 surfi-sculpt工艺加工金属部件,提出一种comeld接头,大大提高了金属复合材料连接结构的失效载荷和失效应变。综合分析各连接方式,机械连接因其较高的承载强度,且还有较大的改进空间,仍然是复合材料连接的主流选择。
2. 研究的基本内容与方案
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基本内容
复合材料与金属材料之间的连接是复合材料研究的重要课题,本课题将复合材料与金属通过胶接、金属螺栓、铆接等方法进行连接,研究不同连接方法静态连接效果与疲劳后的连接效果,优选出能够在长期动载荷作用下的连接方式。设计(论文)主要内容:
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进度安排
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沃丁柱. 复合材料大全[m].北京: 化学工业出版社, 2000.
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汪裕炳, 张全纯.复合材料的结构连接[m].北京:国防工业出版社, 1992.
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赵美英. 复合材料机械连接失效分析及强度影响因素研究[d]. 西安: 西北大业大学, 2006.
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