飞机结构连接设计

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1、连接设计简介连接的作用是将载荷从一个结构件传递到另外一个元件。连接由加强件、被加强件和紧固件组成，是结构加强修理的基本组成部分。作为基本的结构加强形式，连接是恢复由于损伤导致损坏的结构件原始载荷传递途径的基本方法。结构修理的连接需要满足结构修理设计要求——静强度、耐久性和损伤容限。第八节紧固件的选取飞机结构修理中紧固件类型的选取英制飞机的紧固件直径都是以1/32英寸为单位递增，同时以1/64英寸为单位提供加大直径的紧固件，最大可以加大到3/64英寸。厚度小于0.08in的构件，用同类型同尺寸紧固件修

2、理。厚度大于或等于0.08in的构件：如果原紧固件是铆钉，则修理时使用1/32in过尺寸Hi-lok螺栓（孔和紧固件都加大1/32in）。如果原紧固件是Hi-lok螺栓，则修理时使用1/64in过尺寸Hi-lok螺栓（孔和紧固件都加大1/64in）。飞机结构修理中紧固件类型的选取如果需要使用紧固件的位置上没有紧固件孔，根据以下准则选取紧固件类型：选用与周围部位相同的紧固件类型和牌号。当需要传递较高的拉伸或剪切载荷时，通常采用螺栓类紧固件。铆钉的承拉能力低。当需要紧固件承受较高的拉力时，应采用螺栓类紧

3、固件。当传递较低的分布剪切载荷时，一般选用普通实芯铆钉。当做临时性修理时，可在允许的部位采用盲铆钉。当被连接件为合金钢件时，应采用钢紧固件。不要在同一部位或同一行中混合使用不同类型的紧固件。选用螺栓时应注意的几个问题根据受力大小及状态选用螺栓：当螺栓主要承受拉伸载荷时，选用抗拉螺栓和螺帽。当螺栓主要承受剪切载荷时，选用抗剪螺栓和螺帽，它们不能承受高的拉伸载荷。镀镉螺栓和螺钉不能用于温度超过450℉的地方。螺栓与孔的接触面处应无螺纹，否则易在孔边产生疲劳裂纹。安装干涉配合螺栓或销钉时，要注意干涉量的要

4、求，一般在0.002~0.004in之间。选用螺栓时应注意的几个问题对于承受高拉伸载荷的螺栓，装配时应在螺栓头下面和螺帽下面放垫圈。对于主要承力结构的连接，不要使用直径小于0.25in的螺栓和直径小于3/16in的Hi-lok紧固件，因为它们易产生拉伸屈服。当需要借原螺栓孔时，一般应扩孔，将螺栓直径加大1级。承受和传递动载荷的螺栓、螺帽，要有保险措施。在钢、不锈钢、钛合金构件上使用Hi-lok紧固件时，紧固件必须安装在精绞孔中；铝合金件上，Hi-lok紧固件过渡配合。铆钉类型和牌号的选取铆钉材料选取

5、尽量选用与被连接件材料相同的紧固件。外场铆钉：2117-T3铆钉冰箱铆钉：2017-T3、2024T31铆钉决不能用同直径的2117-T3铆钉代替2024-T31铆钉。铆钉类型和牌号的选取铆钉直径的确定当借用原铆钉孔或更换旧铆钉时，一般应将铆钉加大1级或2级。根据周围受力状态和受力大小大致相同部位上的铆钉直径来确定所需的铆钉直径。使铆钉直径等于或稍大于被连接件中较厚板的3倍板厚。在受力结构上不能使用直径小于0.156in（5/32in）的铆钉。若计算出的铆钉直径太大，则应改用螺栓。选择铆钉直径时，一

6、般要求钉杆的剪切许用值大于钉孔的挤压许用值。铆钉头类型的确定参考周围区域上的铆钉头类型确定所选用的铆钉头类型。对于要求光滑气动外形的部位，应当使用埋头铆钉。没有气动光滑性要求的部位，一般采用通用型铆钉头，因为采用凸头铆钉，孔的挤压强度高。当需要采用埋头紧固件时，埋头窝深度与板厚之比最大不超过0.8。铆钉杆长度的确定确定铆钉杆长度时，必须首先确定被连接件的叠合厚度（铆接厚度）。钉杆长度=铆接厚度+1.5倍钉杆直径第九节铆钉的布置与铆钉间距和边距相关的结构件静强度破坏模式有结构件拉伸失效、结构件撕裂失效

7、以及结构件挤压失效。由于铆钉孔的应力集中效应，铆钉间距和边距还严重影响到结构件的疲劳寿命。结构修理铆钉的间距一般用铆钉孔的平均直径D的倍数来表达。铆钉有两种排列方式：交错排列和平行排列。交错排列一般用于需要进行液体或者气体密封的结构，如油箱边界结构等。交错排列与平行排列方式对应的铆钉最大间距不同。铆钉排列不当导致的静强度失效铆钉的排列方式（a）平行排列（b）交错排列一、最大间距铆钉间距过大，结构承受挤压载荷时可能导致紧固件之间发生永久性失稳变形。铆钉间距越大，结构失稳的可能性就越大。如果结构件传递的

8、载荷主要类型为挤压载荷，大于6D的间距一般是不能接受的。导致紧固件之间结构失稳的临界应力不仅与铆钉间距有关，还与结构材料类型、材料厚度有关。为防止补强片在两相邻紧固件间产生局部失稳，应根据补强片的厚度确定合理的铆钉间距（表3.9-1，取自B737-200SRM51-40-4）铆钉间距（in）补强片厚度（in）最大0.750.0500.75~0.840.0560.84~0.940.0630.94~1.060.0711.06~1.200.0801.20~1.350.090