复合材料的连接ppt课件
合集下载
复合材料及其在飞机结构中的应用 ppt课件
ppt课件
12
CC22643020.ppt
ppt课件
13
CC22643020.ppt
远程轰炸机
ppt课件
14
B2轰炸机复合材料38%
ppt课件
15
RTM整体 CoRTM整体
尾翼
进气道
三维编织 π型加筋
进气道 纤维铺放
Z-pin X-Cor
π型连接前机
设备
身整体结构
大型整体机翼蒙皮
F-35战斗机复p合pt课材件料用量36%
Systems
CP-07 CP-08
Propulsion CP-06
CP-01
CP-05 CP-04
CP-02
CP-03
Airframe
开展性能演化和疲 劳机理研究，为结 构可靠性奠定基础
Composites
Workforce by Challenge Problem
ppt课件
计划指出：由于缺
乏对材料蜕变、损 伤演化和疲劳等内 在物理机制的理解， 不能有效预测服役 环境下结构可靠性。 导致复合材料部件 设计依赖经验和安 全系数过大等方法
ppt课件
42
CC22643020.ppt
装袋与固化 (13%)
修边 (6%)
模具 (12%)
铺贴 (46%)
NDI (15%) 铺层切割
(8%)
制造成本
材料和制造 50%
降低成本的潜力
紧固件和装配 50%
总成本
ppt课件
43
降低成本的途径
制造方法
低成本高质量的铺贴 (特别是大型复合材料制件) 和高精度可重现
60年代 70年代
85%
《复合材料结构设计》PPT课件
传统机械按键结构层图：
按键
PCBA
开关键Байду номын сангаас
传统机械按键设计要点：
1.合理的选择按键的类型，尽量选择 平头类的按键，以防按键下陷。
2.开关按键和塑胶按键设计间隙建议 留0.05~0.1mm，以防按键死键。 3.要考虑成型工艺，合理计算累积公
差，以防按键手感不良。
§4.3 层合板与层合件设计
4.3.4 变厚度层合板设计
20
§4.2 设计选材与设计许用值确定
4.2.2 设计许用值的定义与确定原则
金属材料设计许用值以应力表示，称设计许用应力 ；复合材料 结构的设计许用值选择应变，称设计许用应变。
确定设计许用值的一般原则： ★ 结构的拉伸设计许用值主要取决于含孔试样的许用值，结
构的压缩设计许用值主要取决于含冲击损伤试样的许用值。 ★ 薄蒙皮或薄面板蜂窝夹层结构设计许用值的确定，还需根
§4.4 夹层结构设计
4.4.1 夹层结构的破 坏模式与设计 准则
（1）夹层结构破坏模式
37
§4.4 夹层结构设计
4.4.1 夹层结构的破坏模式与设计准则
（2）夹层结构设计准则
◆ 在设计载荷下，面板的面内应力应小于材料强度，或在设计载荷下，面 板应变小于设计许用应变；
◆ 芯子应有足够的厚度（高度）及刚度 ； ◆ 芯子应有足够的弹性模量和平压强度，以及足够的芯子与面板平拉强度； ◆ 面板应足够厚，蜂窝芯格尺寸应合理； ◆ 应尽量避免夹层结构承受垂直于面板的平拉或平压局部集中载荷； ◆ 胶粘剂必须具有足够的胶接强度，同时还要考虑耐环境性能和老化性能； ◆ 碳纤维层合面板与铝蜂窝芯子胶接面要注意防止电偶腐蚀问题； ◆ 对雷达罩等有特殊要求的夹层结构，面板、芯子和胶粘剂选择必须考虑 电性能、阻燃、毒性和烟雾等特殊设计要求。
复合材料结构设计
力的比值）
2、层合板极限强度
导致层合板中各铺层全部失效时的层合板正则化内力（层合板逐层失效）
层间应力
强度：复合材料层合板抵抗层间应力的能力与基体强度
为同一量级
产生原因：
1、横向载荷 2、自由边界效应
自由边、孔周边等处存在层间应力集中
后果：易导致分层破坏
飞机结构设计的基本要求
➢ 气动性能要求：保证飞机具有合理的气动外形和好的表面质量（否则飞 行性能和品质变差） ➢ 最小重量要求：保证在足够的强度、刚度、疲劳安全寿命、损伤容限等 条件下，结构重量最轻 结构重量系数：飞机结构重量/飞机正常起飞重量 的百分比
2、夹层结构
上下面板（薄层合板）
—— 承受面内载荷（轴向拉压和面 内剪切）
中间芯层 （蜂窝、泡沫、波纹板
和木材等） —— 承受垂直于面板的剪切和压缩 应力，支持面板防止失稳。
优点：
➢ 更符合最小重量原则 比重小、刚度大（芯层支持抗弯好）、强度高（承受多轴向压力载荷）、 抗失稳、耐久性/损伤容限能力强（裂纹扩展和断裂韧性、抗声疲劳） ➢ 无铆缝（故机翼表面外形质量和气动性能较好） ➢ 简化结构（减少零件数目和减少装配工作量）
层合板/层压板的表示法：
图示法（直观）和公式法（简便）
（a）正轴坐标系和应力
（b）偏轴坐标系和应力
单向层合板的基本强度
铺层的基本强度，复合材料在面内正轴向的单轴正应力或纯剪力作用下
的极限应力（5项：单向板纵向和横向拉、压强度；面内剪切强度）。
层合板的强度
1、最先一层失效强度
各单一铺层应力分析→计算各铺层强度比→比较（强度比最小的铺层最 先失效，其对应的正则化内力）（强度比：材料强度极限同结构所受对应应
2、层合板极限强度
导致层合板中各铺层全部失效时的层合板正则化内力（层合板逐层失效）
层间应力
强度：复合材料层合板抵抗层间应力的能力与基体强度
为同一量级
产生原因：
1、横向载荷 2、自由边界效应
自由边、孔周边等处存在层间应力集中
后果：易导致分层破坏
飞机结构设计的基本要求
➢ 气动性能要求：保证飞机具有合理的气动外形和好的表面质量（否则飞 行性能和品质变差） ➢ 最小重量要求：保证在足够的强度、刚度、疲劳安全寿命、损伤容限等 条件下，结构重量最轻 结构重量系数：飞机结构重量/飞机正常起飞重量 的百分比
2、夹层结构
上下面板（薄层合板）
—— 承受面内载荷（轴向拉压和面 内剪切）
中间芯层 （蜂窝、泡沫、波纹板
和木材等） —— 承受垂直于面板的剪切和压缩 应力，支持面板防止失稳。
优点：
➢ 更符合最小重量原则 比重小、刚度大（芯层支持抗弯好）、强度高（承受多轴向压力载荷）、 抗失稳、耐久性/损伤容限能力强（裂纹扩展和断裂韧性、抗声疲劳） ➢ 无铆缝（故机翼表面外形质量和气动性能较好） ➢ 简化结构（减少零件数目和减少装配工作量）
层合板/层压板的表示法：
图示法（直观）和公式法（简便）
（a）正轴坐标系和应力
（b）偏轴坐标系和应力
单向层合板的基本强度
铺层的基本强度，复合材料在面内正轴向的单轴正应力或纯剪力作用下
的极限应力（5项：单向板纵向和横向拉、压强度；面内剪切强度）。
层合板的强度
1、最先一层失效强度
各单一铺层应力分析→计算各铺层强度比→比较（强度比最小的铺层最 先失效，其对应的正则化内力）（强度比：材料强度极限同结构所受对应应
《复合材料》PPT课件(2024)
优异的抗疲劳性能
复合材料能够抵抗循环载荷作用下的疲劳破坏，具有较长的疲劳寿命， 适用于承受交变应力的结构件。
2024/1/26
03
良好的减震性能
Hale Waihona Puke 复合材料具有较好的阻尼性能，能够吸收和分散振动能量，降低结构的
振动和噪音水平。
16
物理性能
耐高低温性能
复合材料能够在极端温度环境下保持稳定的性能，适用于高温或低 温工作条件。
2024/1/26
25
建筑领域应用
建筑结构
复合材料可用于制造建 筑结构部件，如梁、板 、柱和墙体等，具有轻 质、高强度和耐腐蚀等 优点。
2024/1/26
建筑材料
复合材料还可作为建筑 材料使用，如复合地板 、复合门窗和复合墙板 等，具有美观、环保和 耐用等特点。
装饰装修
复合材料也可用于建筑 装饰装修领域，如吊顶 、隔断和家具等，具有 多样化的外观和优良的 性能。
X射线衍射（XRD）
分析复合材料的晶体结构和相组成，确定增 强体和基体的晶体类型。
2024/1/26
透射电子显微镜（TEM）
揭示复合材料内部微观结构，如增强体的分 布、取向和缺陷等。
原子力显微镜（AFM）
研究复合材料表面纳米级形貌和力学性质。
20
宏观性能测试方法
拉伸试验
测定复合材料的拉伸强度、弹性模量 和断裂伸长率等力学性能指标。
性能变化。
疲劳试验
2024/1/26
研究复合材料在交变应力作用下的疲 劳性能，预测其疲劳寿命和疲劳强度
。
耐化学腐蚀试验
测试复合材料在不同化学介质中的耐 腐蚀性能，评估其耐酸、耐碱、耐盐 雾等能力。
加速老化试验
复合材料能够抵抗循环载荷作用下的疲劳破坏，具有较长的疲劳寿命， 适用于承受交变应力的结构件。
2024/1/26
03
良好的减震性能
Hale Waihona Puke 复合材料具有较好的阻尼性能，能够吸收和分散振动能量，降低结构的
振动和噪音水平。
16
物理性能
耐高低温性能
复合材料能够在极端温度环境下保持稳定的性能，适用于高温或低 温工作条件。
2024/1/26
25
建筑领域应用
建筑结构
复合材料可用于制造建 筑结构部件，如梁、板 、柱和墙体等，具有轻 质、高强度和耐腐蚀等 优点。
2024/1/26
建筑材料
复合材料还可作为建筑 材料使用，如复合地板 、复合门窗和复合墙板 等，具有美观、环保和 耐用等特点。
装饰装修
复合材料也可用于建筑 装饰装修领域，如吊顶 、隔断和家具等，具有 多样化的外观和优良的 性能。
X射线衍射（XRD）
分析复合材料的晶体结构和相组成，确定增 强体和基体的晶体类型。
2024/1/26
透射电子显微镜（TEM）
揭示复合材料内部微观结构，如增强体的分 布、取向和缺陷等。
原子力显微镜（AFM）
研究复合材料表面纳米级形貌和力学性质。
20
宏观性能测试方法
拉伸试验
测定复合材料的拉伸强度、弹性模量 和断裂伸长率等力学性能指标。
性能变化。
疲劳试验
2024/1/26
研究复合材料在交变应力作用下的疲 劳性能，预测其疲劳寿命和疲劳强度
。
耐化学腐蚀试验
测试复合材料在不同化学介质中的耐 腐蚀性能，评估其耐酸、耐碱、耐盐 雾等能力。
加速老化试验
《复合材料的维修》PPT课件
2021/4/24
24
（2）过渡性修理
这种修理主要针对有时间限制的许可损伤和可修
理的损伤，因不具备永久性修理的条件而进行的过渡
性修理。该修理要求恢复部件的强度，但不能恢复部
件的耐久性，它有不同于原始部件的检查间隔和检查
方法，最终也要被永久性修理所取代。这种修理也叫
“B级过渡性修理”。
（3）永久性修理
直径大于50mm，开胶直径75mm，层压板分层直径大 于75mm时，报废不再修理。
对于重要的复合材料构件，有专门的技术文件控 制损伤的大小，该文件与设计图纸配套使用，以保证 产品的质量。但一般还是由《结构修理手册》提供。
2021/4/24
16
第五节 复合材料修理的分类
从不同的角度，复合材料的修理方法不同，主要 有如下几种分类方法：
表面损伤的修理方法： ——用树脂填充划伤、刻痕，固化后磨平、涂漆； ——2021用/4/24混合物（相当于腻子）填充吹沙后的损伤区；31
图3-1 2021/4/24 表面划伤对拉伸强度的影响
32
——用清洁剂清洗凹陷区，后用胶黏剂填充，固化后
去除多余物，如需补漆再涂刷底漆面漆；
——将冷树脂注射到气泡或分层区，室温固化。该法只
适用于﹤25mm的损伤区。固化时可用重物或夹紧法对
构件施加压力。
第二节 分层的修理
构件边缘是最易出现损伤的区域。边缘开胶和分
层可采用树脂注射法或混合物填充法进行修理，固化
时要施加压力。该法已广泛用于碳纤维复合材料的边
2021/4/24
33
缘分层修理。层压板内的分层可采用抽钉法修理。 见图3-2
2021/4/24
图3-2 分层修理
34
复合材料的连接ppt课件
31
4> 缝合方向
缝合方向对复合材料的性能影响较 大,常采用的缝合角度为0º、45º和90º。 缝合方向对正交对称层合板的拉伸强度 有较大影响, 0º缝合引起的强度降小,45º 和90º缝合引起的强度降基本相同
ppt精选版
32
缝合对复合材料力学性能影响
缝合对复合材料平面性能的影响 (1)面内拉伸强度 (2)面内弯曲性能 (3)面内压缩强度 缝合对复合材料层间性能的影响
ppt精选版
33
(2) z-pinning连接
1.概念 2.种类
3. z-pinning技术应用
ppt精选版
34
1.概念
z-pinning 技术主要用于增强铺层预浸料或 泡沫夹层复合材料，它借鉴了缝合复合材料中 不连续缝线方法，在固化前的预浸料或泡沫夹 层厚度方向直接嵌入刚性的短棒，这种短棒通 常称为 z-pin
42
UAZ技术
该技术采用了一种超声波发生装置,超声波 可以带动枪头触角高频振动,最大输出功率下, 振幅可达20um,频率20 kHz。接触角头高频震动 可以降低嵌入z-pin需要的作用力,振动产生的热 还可以使树脂软化,易于z-pin的转移
工艺流程：（1）
ppt精选版
43
（2）
ppt精选版
Байду номын сангаас
44
（4）
分层的存在 将造成复合 材料层合板 结构强度和 刚度的降低, 使其性能得 不到充分的 发挥。
text3
因此,如何抑制 复合材料层合 板的分层损伤, 提高其层间强 度和抗分层、 抗冲击的能力 是使用复合材 料层合板时所 必须解决的问 题
ppt精选版
24
B 技术原理
其原理是通过缝合手段,使复合材料在 垂直于铺层平面的方向得到增强,从而 提高材料层间损伤容限
复合材料连接设计
(a) 搭接； (b) 偏位搭接； (c) 变厚度搭接； (d)单盖板对接； (e)双盖板对接； (f) 变厚度盖板对接
NUDT 12.6第十源自章 复合材料连接设计Chap.04
12.3 机械连接 一、机械连接接头分析
关于紧固件的应力分析与连接板的应力分析，一则涉及弹 性基础梁，各向异性板的接触应力和应力集中分析等内容， 二则工程设计中常采用简化的材料力学方法来处理复合材 料机械连接问题，所以本书不予讨论。
12.2 胶接
胶接接头基本连接形式
(a) 单面搭接； (b) 双面搭接； (c) 单面斜接； (d) 双面斜接； (e)单面阶梯形搭接； (f) 双面阶梯形搭接。
NUDT 12.6
第十二章 复合材料连接设计
12.2 胶接 一、胶接接头受力分析
Chap.04
单面搭接接头的受力情况
NUDT 12.6
NUDT 12.6
第十二章 复合材料连接设计
Chap.04
12.1 复合材料连接方式
复合材料连接方式分两类：胶接与机械连接。 连接方式要根据具体使用条件确定。 为了提高结构的安全性，可采用胶—螺或胶—铆混合连接。 好的连接设计，可以减轻结构质量，可以延长结构的使用 寿命。
NUDT 12.6
第十二章 复合材料连接设计
chx
ch
l
2
E2t2
E2t2 E1t1
P
chx
2sh
l
2
E2t2 E1t1
2 E2t2 E1t1
shx
ch l
2
复合材料PPT
总论 复合材料的基体材料 复合材料的增强材料 复合材料的界面 聚合物基复合材料 金属基复合材料 碳/碳复合材料
第一章
总 论
1.1 发展概况
1.2 复合材料定义、命名 和分类 1.3 复合材料的基本性能
第一章 总 论
1.1 发展概况
材料发展历史： 石器、铜器、铁器时代等 实现生产、科学目的： 新材料研究 材料科学历史： 四十多年
问 题： （1）复合产物能否为液体或气体？ （2）复合材料是不是只能是一个
连续相与一个分散相的复合？
1.2.2 命名
例：玻璃纤维增强树脂基复合材料命名
玻璃钢 玻纤增强塑料、玻璃塑料、玻璃布 层压板、玻璃纤维复合材料
命名原则：
增强材料+基体材料+复合材料
例：碳纤维环氧树脂复合材料 书写： 碳/环氧复合材料
亚短钢纤维（长度40—60mm) 短钢纤维（长度20—35mm) 超短钢纤维（长度＜15mm)
横截面形状：圆形、矩形截面 钢纤维主要品种：不锈钢、低碳钢
图 15
高架桥
1.3.6 三种复合材料性能比较 （1）使用温度、硬度 使用温度： CMC >MMC > PMC 硬 度: CMC >MMC > PMC
纤维增强树脂基复合材料：
● 基体强韧性降低裂纹扩展速度 ● 纤维对裂纹阻隔作用，使裂纹 尖端变纯或改变方向
裂纹扩展路径曲折、复杂
图12 三种材料疲劳性能比较
1—碳纤维复合材料
3—铝合金
2—玻璃钢
金属疲劳强度=20—50%抗张强度
碳纤维复合材料疲劳强度=
70—80%抗张强度
（3）减振性能好 影响自振频率因素：
1.3.2 聚合物基复合材料及主要性能
第一章
总 论
1.1 发展概况
1.2 复合材料定义、命名 和分类 1.3 复合材料的基本性能
第一章 总 论
1.1 发展概况
材料发展历史： 石器、铜器、铁器时代等 实现生产、科学目的： 新材料研究 材料科学历史： 四十多年
问 题： （1）复合产物能否为液体或气体？ （2）复合材料是不是只能是一个
连续相与一个分散相的复合？
1.2.2 命名
例：玻璃纤维增强树脂基复合材料命名
玻璃钢 玻纤增强塑料、玻璃塑料、玻璃布 层压板、玻璃纤维复合材料
命名原则：
增强材料+基体材料+复合材料
例：碳纤维环氧树脂复合材料 书写： 碳/环氧复合材料
亚短钢纤维（长度40—60mm) 短钢纤维（长度20—35mm) 超短钢纤维（长度＜15mm)
横截面形状：圆形、矩形截面 钢纤维主要品种：不锈钢、低碳钢
图 15
高架桥
1.3.6 三种复合材料性能比较 （1）使用温度、硬度 使用温度： CMC >MMC > PMC 硬 度: CMC >MMC > PMC
纤维增强树脂基复合材料：
● 基体强韧性降低裂纹扩展速度 ● 纤维对裂纹阻隔作用，使裂纹 尖端变纯或改变方向
裂纹扩展路径曲折、复杂
图12 三种材料疲劳性能比较
1—碳纤维复合材料
3—铝合金
2—玻璃钢
金属疲劳强度=20—50%抗张强度
碳纤维复合材料疲劳强度=
70—80%抗张强度
（3）减振性能好 影响自振频率因素：
1.3.2 聚合物基复合材料及主要性能
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
受环境影响较小
开孔引起应力集中 降低了连接效率
增加紧固件或铆钉 的重量
（2）胶接连接
A.胶接连接 概念 B.胶接连接 优点和缺点 C.胶接连接 工艺流程
A. 胶接连接 概念
• 胶接连接是复合材料结构中较普遍 采用的一种连接方法。
• 这种连接方法是借助胶粘剂将其胶 接零件连接成不可拆卸的整体，是一种 较实用有效的连接工艺技术，有时还能 为研制生产解决关键性工艺技术
第三 这些特点使复合材料连接强度问题变得更复杂，必须予
以足够的重视。
(1) 机械连接
• 复合材料的机械连接是指将一复合 材料和另一复合材料（或金属或合金） 通过紧固件连接成为一整体
•
机械连接
优点
缺点
便于检查质量，安 全可靠， 强度分 散性小，能传递大
载荷
便于装卸，对零件连 接表面的准备及处理 要求不高，无胶接固 化产生的残余应力，
连接方法 优选原则
一、当承载较大，可靠性 要求较高时，宜采用机械连接
二、当承载较小、构件较薄、 环境条件 不十分恶劣时，
宜采用胶接连接
三、在某些特殊情况下， 为提高结构的破损 －安全 特性时，可采用混合连接
二. 复合材料连接应用 新进展
缝合
连接
New Joint
z-pinning 连接
螺栓-柱销 连接
(1) 缝合连接
缝合连接
A 应用背景
B 技术原理
C 工艺特点
D 缝合参数
A 应用背景 Background
text1
进行复合材料层 合板的轻量化设 计时,必须考虑层 合板的外层屈曲 破坏后,破坏的外 层和内层增强材 料之间将产生剥 离载荷,它将影响 层合板材料的强
度
text2
分层的存在 将造成复合 材料层合板 结构强度和 刚度的降低, 使其性能得 不到充分的 发挥。
提纲
一 复合材料主要连接类型
CONTENT
二 复合材料连接应用新进展
“连接”的重要性
首先 增强结构的载荷传递必须有相应的连接方式来解决，
而连接部位一般都是结构的薄弱环节。
其次 影响复合材料连接强度的因素要比金属复杂得多，因为
连接区域含有结构形状的各种间断，由此总是导致局部的应力集 中。其连接的失效模式多而且预测强度较困难。
存在一定的老化问题，胶 接连接后一般不可拆卸
表面处理
晾置 固化
配胶
叠合 检查
涂胶
清理 整修
表面处理
目的
方法
为了获得最佳的 表面状态，有助于 形成足够的黏合力
物理机械方法 和化学方法
胶接 表面处理方法
• 物理机械方法：砂纸打磨和喷砂 • 化学方法：溶剂清洗与脱脂，铬硫酸浸
蚀，阳极氧化处理和溶胶凝方法等，其 中阳极氧化处理是一种较好的方法
text3
因此,如何抑制 复合材料层合 板的分层损伤, 提高其层间强 度和抗分层、 抗冲击的能力 是使用复合材 料层合板时所 必须解决的问 题
B 技术原理
• 其原理是通过缝合手段,使复合材料在垂 直于铺层平面的方向得到增强,从而提高 材料层间损样性，如铺层方向、铺层距离
胶螺混合连接 工艺方法
两种方法
一、连接处预先制孔，涂胶后即安装螺 栓并拧紧，然后使胶层固化形成连接接 头
二、在已固化的胶接接头上制孔安装螺 栓，并拧紧形成连接接头
B. 胶铆连接
胶铆连接一般也可采用两种工艺方法 实 现，一种是在胶层固化后铆接；另一种 是在 胶 层 未 固 化 时 铆接。
为了提高胶－铆接头的强度，最好在胶 粘剂固化后再进行复合材料构件的铆接； 而在胶层未固化时铆接，应当分阶段对胶 层施加所需压力，以减少胶铆接头连接强 度的下降。
检查方法 1
目测法
2
敲击法
3
溶剂法
试压法
4
测量法
5
超声波法 X射线法 激光法 声阻法
等6
锐普PPT论坛chinakui首发：
(3)二者兼有的连接
A、胶螺连 接
B、胶铆连接
A.胶螺连接
• 胶螺混合连接： 一般是从结构的破损安全角度考虑，
用于提高连接接头的安全裕度以及结构 修补
胶螺混合连接有利于提高接头的承载 力及疲劳寿命
text4
缝合可用于局部增强,尤其对自由边的缝合可 大大降低层间垂直应力,减少自由边脱层。
D 缝合参数
1
缝线类型
2
缝线直径
3
缝合密度
4
缝合方向
1> 缝线类型
• 缝线不但要求具有高强度、一定的可延 伸性和耐磨损性,而且其性能不应受复合 材料固化的影响。常用的缝线有芳纶纤 维、玻璃纤维(GF)、涤纶和碳纤维CF等
无钻孔引起的应力集中，连接效率高， 适宜连接异形、异质、薄壁、复杂的 零件
结构轻，抗疲劳、密封、减振及绝缘性 能好，有阻止裂纹扩展作用，破损安全 性好，能获得光滑气动外形
不同材料连接无电偶腐蚀问题，工艺简便、 操作容易，可节省能源，因而具有一定的 经济效益
质量控制比较困难
胶接性能受环境（湿、热、 腐蚀介质）的影响
固化方法
• 方法有：室温固化、加热固化、辐射固 化、微波固化、高频固化等
以下对部分固化方法进行阐述： • 加热固化：分为中温固化（120度左右）和
高温固化（150度以上） 优点：固化速度快，强度高，耐老化 需要的设备：如热压罐，电烘箱，硫化
机，干燥炉，红外线，电吹风等
• 辐射固化：是指通过紫外线、电子束、Y射
和纤维织构可以调整,可以由预浸带经缝合-固化 而成型,也可以由预成型织物工艺经缝合-浸润固化而成型
text2 缝合不仅是一种增强技术,而且也是一种连接技术, 与复合材料的其它连接技术如粘结、铆接相比,缝 合材料整体性强、不易产生局部应力集中,因此为 制作大型复合材料制件提供了一种有效手段
text3 缝合对原有纤维分布没有大的影响,而通过调整 缝合参数如缝合密度、缝合花样和跨距可获得一定 程度的整体结构,达到合理的均匀应力状态。
2> 缝线直径
• 缝线直径大可提高缝合复合材料的层间 断裂韧性和抗冲击损伤能力。不过,缝线 直径增大会引起复合材料更多面内纤维 损伤,从而使其拉伸、压缩强度降低。
3> 缝合密度
线的照射而达到固化的效果 优点是：极快速，高质量，低耗能，高
效率，适合连续生产
微波固化：优点是修复速度快，效能高，
修复后的静强度可以恢复到原材料的102.9% 缺点是当微波照射下会发生电磁激励作
用，从而将胶粘剂中的磁性分子和被胶粘物发 生物理化学变化
设备：微波修复器（全军装备维修表面 工程研究中心研制）
开孔引起应力集中 降低了连接效率
增加紧固件或铆钉 的重量
（2）胶接连接
A.胶接连接 概念 B.胶接连接 优点和缺点 C.胶接连接 工艺流程
A. 胶接连接 概念
• 胶接连接是复合材料结构中较普遍 采用的一种连接方法。
• 这种连接方法是借助胶粘剂将其胶 接零件连接成不可拆卸的整体，是一种 较实用有效的连接工艺技术，有时还能 为研制生产解决关键性工艺技术
第三 这些特点使复合材料连接强度问题变得更复杂，必须予
以足够的重视。
(1) 机械连接
• 复合材料的机械连接是指将一复合 材料和另一复合材料（或金属或合金） 通过紧固件连接成为一整体
•
机械连接
优点
缺点
便于检查质量，安 全可靠， 强度分 散性小，能传递大
载荷
便于装卸，对零件连 接表面的准备及处理 要求不高，无胶接固 化产生的残余应力，
连接方法 优选原则
一、当承载较大，可靠性 要求较高时，宜采用机械连接
二、当承载较小、构件较薄、 环境条件 不十分恶劣时，
宜采用胶接连接
三、在某些特殊情况下， 为提高结构的破损 －安全 特性时，可采用混合连接
二. 复合材料连接应用 新进展
缝合
连接
New Joint
z-pinning 连接
螺栓-柱销 连接
(1) 缝合连接
缝合连接
A 应用背景
B 技术原理
C 工艺特点
D 缝合参数
A 应用背景 Background
text1
进行复合材料层 合板的轻量化设 计时,必须考虑层 合板的外层屈曲 破坏后,破坏的外 层和内层增强材 料之间将产生剥 离载荷,它将影响 层合板材料的强
度
text2
分层的存在 将造成复合 材料层合板 结构强度和 刚度的降低, 使其性能得 不到充分的 发挥。
提纲
一 复合材料主要连接类型
CONTENT
二 复合材料连接应用新进展
“连接”的重要性
首先 增强结构的载荷传递必须有相应的连接方式来解决，
而连接部位一般都是结构的薄弱环节。
其次 影响复合材料连接强度的因素要比金属复杂得多，因为
连接区域含有结构形状的各种间断，由此总是导致局部的应力集 中。其连接的失效模式多而且预测强度较困难。
存在一定的老化问题，胶 接连接后一般不可拆卸
表面处理
晾置 固化
配胶
叠合 检查
涂胶
清理 整修
表面处理
目的
方法
为了获得最佳的 表面状态，有助于 形成足够的黏合力
物理机械方法 和化学方法
胶接 表面处理方法
• 物理机械方法：砂纸打磨和喷砂 • 化学方法：溶剂清洗与脱脂，铬硫酸浸
蚀，阳极氧化处理和溶胶凝方法等，其 中阳极氧化处理是一种较好的方法
text3
因此,如何抑制 复合材料层合 板的分层损伤, 提高其层间强 度和抗分层、 抗冲击的能力 是使用复合材 料层合板时所 必须解决的问 题
B 技术原理
• 其原理是通过缝合手段,使复合材料在垂 直于铺层平面的方向得到增强,从而提高 材料层间损样性，如铺层方向、铺层距离
胶螺混合连接 工艺方法
两种方法
一、连接处预先制孔，涂胶后即安装螺 栓并拧紧，然后使胶层固化形成连接接 头
二、在已固化的胶接接头上制孔安装螺 栓，并拧紧形成连接接头
B. 胶铆连接
胶铆连接一般也可采用两种工艺方法 实 现，一种是在胶层固化后铆接；另一种 是在 胶 层 未 固 化 时 铆接。
为了提高胶－铆接头的强度，最好在胶 粘剂固化后再进行复合材料构件的铆接； 而在胶层未固化时铆接，应当分阶段对胶 层施加所需压力，以减少胶铆接头连接强 度的下降。
检查方法 1
目测法
2
敲击法
3
溶剂法
试压法
4
测量法
5
超声波法 X射线法 激光法 声阻法
等6
锐普PPT论坛chinakui首发：
(3)二者兼有的连接
A、胶螺连 接
B、胶铆连接
A.胶螺连接
• 胶螺混合连接： 一般是从结构的破损安全角度考虑，
用于提高连接接头的安全裕度以及结构 修补
胶螺混合连接有利于提高接头的承载 力及疲劳寿命
text4
缝合可用于局部增强,尤其对自由边的缝合可 大大降低层间垂直应力,减少自由边脱层。
D 缝合参数
1
缝线类型
2
缝线直径
3
缝合密度
4
缝合方向
1> 缝线类型
• 缝线不但要求具有高强度、一定的可延 伸性和耐磨损性,而且其性能不应受复合 材料固化的影响。常用的缝线有芳纶纤 维、玻璃纤维(GF)、涤纶和碳纤维CF等
无钻孔引起的应力集中，连接效率高， 适宜连接异形、异质、薄壁、复杂的 零件
结构轻，抗疲劳、密封、减振及绝缘性 能好，有阻止裂纹扩展作用，破损安全 性好，能获得光滑气动外形
不同材料连接无电偶腐蚀问题，工艺简便、 操作容易，可节省能源，因而具有一定的 经济效益
质量控制比较困难
胶接性能受环境（湿、热、 腐蚀介质）的影响
固化方法
• 方法有：室温固化、加热固化、辐射固 化、微波固化、高频固化等
以下对部分固化方法进行阐述： • 加热固化：分为中温固化（120度左右）和
高温固化（150度以上） 优点：固化速度快，强度高，耐老化 需要的设备：如热压罐，电烘箱，硫化
机，干燥炉，红外线，电吹风等
• 辐射固化：是指通过紫外线、电子束、Y射
和纤维织构可以调整,可以由预浸带经缝合-固化 而成型,也可以由预成型织物工艺经缝合-浸润固化而成型
text2 缝合不仅是一种增强技术,而且也是一种连接技术, 与复合材料的其它连接技术如粘结、铆接相比,缝 合材料整体性强、不易产生局部应力集中,因此为 制作大型复合材料制件提供了一种有效手段
text3 缝合对原有纤维分布没有大的影响,而通过调整 缝合参数如缝合密度、缝合花样和跨距可获得一定 程度的整体结构,达到合理的均匀应力状态。
2> 缝线直径
• 缝线直径大可提高缝合复合材料的层间 断裂韧性和抗冲击损伤能力。不过,缝线 直径增大会引起复合材料更多面内纤维 损伤,从而使其拉伸、压缩强度降低。
3> 缝合密度
线的照射而达到固化的效果 优点是：极快速，高质量，低耗能，高
效率，适合连续生产
微波固化：优点是修复速度快，效能高，
修复后的静强度可以恢复到原材料的102.9% 缺点是当微波照射下会发生电磁激励作
用，从而将胶粘剂中的磁性分子和被胶粘物发 生物理化学变化
设备：微波修复器（全军装备维修表面 工程研究中心研制）