《复合材料连接》PPT课件

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1、第5章复合材料连接§5.1复合材料连接方式§5.2胶接连接§5.3机械连接复合材料连接，包括复合材料构件之间和复合材料构件与其它材料构件之间的连接，在复合材料结构中对结构的安全与可靠性具有十分重要的作用。由于复合材料强度和刚度的各向异性，以及复合材料层间强度较低，延性小等特点，致使复合材料连接部位的设计与分析要比金属连接复杂。复合材料连接2021/8/3weizhou@cug.edu.cn2§5.1复合材料连接方式5.1.1胶接与机械连接的比较5.1.2接头效率复合材料连接方式主要分为两大类：胶接连接与机械连接。在设计中，采用哪种连接，需要根据具体使用

2、条件来确定。胶接连接：受力不大的薄壁结构，尤其是复合材料结构；机械连接：连接构件较厚、受力大的结构。5.1复合材料连接方式2021/8/3weizhou@cug.edu.cn45.1.1胶接与机械连接的比较2021/8/3weizhou@cug.edu.cn5优点不削弱构件截面以及由此引起的应力集中等连接部位的质量较轻成本低耐腐蚀性好永久变形小缺点胶接表面必须仔细清理强度分散性大，且胶接强度受温湿环境的影响较大胶接质量的检验较困难多数情况下胶接具有不可拆卸性胶接5.1.1胶接与机械连接的比较2021/8/3weizhou@cug.edu.cn6优点表面

3、无须仔细清理即可获得较大的连接强度强度分散性小抗剥离能力大易于拆卸缺点开孔须削弱构件截面，且引起应力集中等接头质量较大成本高可能有电化腐蚀问题永久变形大机械连接可见，机械连接的优缺点正好与胶接的相反，与金属材料构件之间的机械连接相比，复合材料连接还具有如下特点：由于复合材料易产生分层，故连接时应尽量避免过盈配合；象胶接一样，复合材料构件与金属构件之间机械连接同样会产生较大的内应力。复合材料连接时，应综合考虑各种使用要求，选择合适的连接方式，发挥其优点，正确处理其缺点。实践证明，连接设计好的结构，不但可以减轻质量，而且可以延长结构的使用寿命，满足各种使用

4、要求。5.1.1胶接与机械连接的比较2021/8/3weizhou@cug.edu.cn7过盈是指在连接中孔的直径小于轴的直径，此时孔与轴的配合称为过盈配合。过盈配合也叫静配合，用于孔、轴间的紧固连接，不允许两者之间有相对运动。5.1.2接头效率2021/8/3weizhou@cug.edu.cn8在金属构件受拉剪的机械连接中，用下式表示连接的接头效率：(5-1)为连接构件宽度；为沿构件宽度方向的紧固件数；为紧固件孔的直径。式中：上式表明，接头效率是有连接孔构件能承受的最大载荷与无孔构件能承受的最大载荷之比。复合材料连接设计中也采用类似的接头效率作为衡

5、量接头设计成功与否的重要指标：5.1.2接头效率2021/8/3weizhou@cug.edu.cn9(5-2)为接头能够承受的最大载荷；为无接头的完整结构能够承受的最大载荷。式中：5.1.2接头效率2021/8/3weizhou@cug.edu.cn10对于复合材料连接设计有质量要求时，往往采用如下的接头效率表达式：(5-3)为接头承载效率，即为式(5-2)；为接头质量效率；为无接头完整结构的质量；为接头质量。式中：一般为小于1的数。越接近于1，说明接头设计得越好。即表示结构因连接造成的结构承载能力损失和质量增加减少。§5.2胶接连接5.2.1胶接连

6、接接头的分析5.2.2胶接连接设计5.2胶接连接2021/8/3weizhou@cug.edu.cn12单搭接；双搭接；单面斜接；双面斜接；单面阶梯型搭接；双面阶梯型搭接5.2.1胶接连接接头的分析2021/8/3weizhou@cug.edu.cn13为了确保胶接连接安全可靠，避免胶接连接接头的提前破坏，必须正确分析胶接连接接头的内力与应力。以单面搭接为例来说明胶接连接接头的内力与应力分析计算。和为搭接板的等效拉压弹性模量；和为搭接板单位宽度的纵向内力；和为搭接板的厚度，为胶层的厚度；为胶层的剪切模量，为搭接长度。并作如下假设：忽略载荷偏心引起弯矩的

7、影响；胶层仅承受剪切应力，忽略其正应力；胶层所受的剪应力与两搭接板的相对位移成正比。5.2.1胶接连接接头的分析2021/8/3weizhou@cug.edu.cn145.2.1胶接连接接头的分析2021/8/3weizhou@cug.edu.cn15(5-4)根据假设1，由微元体的平衡条件可得：根据假设2和3，胶层的剪切应力-应变关系为：(5-5)5.2.1胶接连接接头的分析2021/8/3weizhou@cug.edu.cn16和分别为搭接板的线应变，则按胡克定律可知：(5-6)利用式(5-4)(5-5)(5-6)可得接头内力的控制方程：(5-7)

8、式中：(5-8)5.2.1胶接连接接头的分析2021/8/3weizhou@cug.edu.c