复合材料的连接讲解学习

大型分段复合材料壳体连接结构及壳体缠绕方法-概述说明以及解释1.引言1.1 概述复合材料壳体在许多领域中都得到了广泛应用，特别是在大型结构工程中。

复合材料壳体具有重量轻、强度高、刚度大等优点，能够满足结构工程对于轻量化和高强度的需求。

然而，由于大型复合材料壳体的尺寸较大，其连接结构设计和壳体缠绕方法对于保证整体结构的稳定性和可靠性至关重要。

本文旨在研究大型分段复合材料壳体连接结构及壳体缠绕方法。

在大型结构工程中，复合材料壳体常常需要采用分段的方式制作，以便于运输和施工。

而壳体连接结构的设计则决定了壳体在拼接处的整体性能。

因此，本文将重点研究大型分段复合材料壳体连接结构的背景与要点。

另外，壳体缠绕方法也是大型复合材料壳体制作过程中的一项重要工艺。

壳体的缠绕质量将直接影响到其力学性能和使用寿命。

因此，本文也将对壳体缠绕方法进行详细的介绍，并阐述其中的要点和注意事项。

本文的主要目的是通过对大型分段复合材料壳体连接结构及壳体缠绕方法的研究，提供一种可行的设计方案和工艺流程，以指导大型结构工程中复合材料壳体的制作和应用。

同时，本文的研究结果也将对复合材料壳体的设计与制造提供一定的理论和实践参考，具有一定的研究意义和工程应用价值。

下面的章节将具体介绍大型分段复合材料壳体连接结构的背景信息和设计要点，以及壳体缠绕方法的工艺概述和要点。

最后，结论部分将总结本文的主要研究结果，并展望其在未来大型结构工程中的应用前景。

1.2文章结构文章结构部分的内容可以如下编写：1.2 文章结构本文按照以下结构来进行阐述大型分段复合材料壳体连接结构及壳体缠绕方法的相关内容：第二章为正文部分，首先介绍了大型分段复合材料壳体连接结构的背景，说明了大型分段复合材料壳体连接结构的研究意义和应用前景。

接着，我们详细论述了大型分段复合材料壳体连接结构的设计要点，包括连接的材料选择、连接方式的设计原则等内容。

通过对这些设计要点的阐述，我们能够更加深入地理解和掌握大型分段复合材料壳体连接结构的设计方法。

摘要复合材料可根据原组分材料优点互补特点，因此可设计出综合性能较出色的材料。

为满足结构完整性要求，复合材料连接要求能承受一定的静荷载和疲劳荷载。

复合材料连接部位较大的应力集中使它成为复合材料结构的重要强度薄弱环节。

干涉连接是复合材料接头中非常重要的连接形式。

纤维复合材料是人们按照需要创造出来的一类人工结构材料，其主要优点是沿纤维方向具有很高的比强度和比模量，为减轻结构重量提供了很大的潜力。

本文重点研究了复合材料干涉连接技术。

研究材料为连续碳纤维增强树脂基复合材料：碳/环氧树脂T300/QY8911，以下简称复合材料。

首先，本文对复合材料力学性能进行了全面细致的介绍，概括了该领域的国内外研究现状，并在此基础上引出本文的研究宗旨，从数值模拟方面对其做进一步辅助分析。

其次，利用ANSYS10．0软件对平板复合材料接头在单孔铆钉连接拉伸状态下的力学性能进行了有限元分析，在分析过程中采用静态接触算法模拟铆钉与复合材料板的干涉配合过程。

通过对ANSYS数值模拟发现复合材料相同角度铺层的力学性能由一定的相似性。

对间隙配合下和干涉配合下结构连接处的力学性能进行比较发现：复合材料层合板合适的干涉配合连接下，应力集中得到缓解，结构连接处的强度得到提高。

再次，利用ANSYS10．0软件对平板复合材料接头在单孔铆钉连接下采用不同干涉量、模量比和摩擦系数时的力学性能进行了有限元分析比较。

结合研究结果和理论推导表明：当采用合适的干涉量、模量比和摩擦系数时，结构连接处强度得到很好的优化。

最后，本文对研究内容作了总结，针对论文中暂未解决的问题对后续工作作了展望。

关键词：复合材料；干涉连接；应力集中ABSTRACTComposite materials can be complementary advantages based on theI / 1original characteristics of component materials, so you can design a comprehensive performance more excellent material.To meet the requirements of the structural integrity of the composite material can withstand a certain connection requires a static load and fatigue posite joints greater stress concentration make it an important strength of composite structure posite interference connection is a very important connection joints form.Fiber composites is that people need to be created by a class of artificial structural material, its main advantage is high along the fiber direction than strength and specific modulus, to reduce the weight of the structure provides a great potential.This paper focuses on the composite interference connection technology. Research material for the continuous carbon fiber reinforced polymer composites: carbon / epoxy T300/QY8911, hereinafter referred to as composite materials.Firstly, the mechanical properties of composite materials, a comprehensive and detailed description, summarized the current research status in this field, and on this basis leads to the purpose of this study, from the numerical simulation further supporting their analysis.Secondly, the use of composite materials ANSYS10.0 software connector plate connecting rivet hole stretch in the state of the mechanical properties of the finite element analysis, static contact analysis algorithm used with analog composite rivet interference with the process of plate.ANSYS simulation found by the same angle ply composite mechanical properties by a certain similarity.Cooperation on the space under the structure and interference with the mechanical properties of the junction was compared with that: composite laminates under an appropriate interference fit connection, to ease the stress concentration, structure, improve the strength of the connection.Again, the use of composite materials ANSYS10.0 software connector plate in the single-hole interference rivet connections under different amount of friction when the modulus ratio and the mechanical propertiesof the finite element analysis and bination of research results and theoretical analysis show that: when the interference with the right amount of modulus and friction coefficient, the structure strength of the connection is well optimized.Finally, this paper summarized the research for the paper to solve the problem yet made a follow-up prospects.Key Words: Composite materials；Interference connection；Stress concentration目录第1章绪论 (1)1.1论文研究的背景和意义 (1)1.1.1复合材料力学性能概述 (1)1.2国内外研究现状 (3)1.2.1复合材料干涉配合连接研究现状 (3)1.2.2复合材料静载下干涉配合连接研究现状 (4)1.3本文研究的主要内容 (5)1.3.1论文研究的主要内容 (5)1.3.2论文的研究思路 (5)1.4本章小结 (5)第2章复合材料层合板理论 (6)2.1三维各向异性材料的应力—应变关系 (6)2.1.1一般各向异性材料的应力—应变关系 (6)2.1.2单对称材料的应力—应变关系 (8)2.1.3正交各向异性材料的应力—应变关系 (9)2.1.4横向各向同性材料的应力—应变关系 (10)2.2复合材料层合板力学特性 (10)2.2.1复合材料层合板单层板主方向弹性特性 (10)2.2.2复合材料单层非材料主方向弹性特性 (11)2.2.3复合材料层合板的应变—位移关系 (13)2.3复合材料层合板强度破坏准则 (15)2.3.1最大应力破坏准则 (15)2.3.2 Hashin破坏准则 (16)2.3.3混合破坏准则 (17)第3章复合材料干涉连接数值模拟方法 (19)3.1 ANSYS软件求解复合材料结构的功能概述 (19)3.1.1建立复合材料模型 (19)3.2复合材料连接接头应力分析数值模拟 (22)3.2.1模型尺寸和铺层的选择 (22)3.2.2研究方案综述 (23)第4章复合材料干涉连接特点 (30)4.1复合材料模型的选定 (30)4.2干涉连接两个载荷步下复合材料层合板应力分析 (31)4.2.1材料主方向最大应力值б1对比分析 (32)4.2.2垂直材料主方向最大应力值б2对比分析 (34)4.2.3平行材料主方向最大剪应力值τ12对比分析 (35)4.2.4垂直板面方向最大应力值б3对比分析 (36)4.3干涉配合连接和间隙配合连接对比 (37)4.3.1两种连接方式下б1对比分析 (37)4.3.2两种连接方式下б2对比分析 (38)4.3.3两种连接方式下τ12对比分析 (39)4.4干涉配合强化机理 (40)第5章复合材料干涉连接的影响因素 (42)5.1干涉量对干涉连接的影响 (42)5.1.1干涉量为0.7%时的应力情况 (42)5.1.2干涉量为1.2%时的应力情况 (43)5.1.1干涉量为2%时的应力情况 (44)5.1.4干涉量对复合材料结构连接的影响 (45)5.2模量比对干涉连接的影响 (47)5.2.1模型材料的选择 (47)5.2.2材料一模型ANSYS分析应力情况 (48)5.2.3材料二模型ANSYS分析应力情况 (49)5.2.4结果的分析及探讨 (50)5.3摩擦系数对干涉连接的影响 (51)5.3.1摩擦系数为0.2时的应力情况 (51)5.3.2摩擦系数为0.3时的应力情况 (52)5.3.3摩擦系数为0.4时的应力情况 (53)5.3.4结果的分析及探讨 (54)5.4本章小结 (56)第6章总结 (57)6.1论文总结 (57)6.2需要进一步研究的问题 (57)致谢 (58)参考文献 (59)攻读学位期间的研究成果 (64)第1章绪论复合材料在材料的组成和结构、物理化学特性以及制造工艺等方面，与金属、工程塑料等传统材料相比有显著的区别，其力学性能也自然独具特色。

复合材料的连接技术复合材料是由两种或多种不同材料按规定方式组合而成的新材料。

由于复合材料具有结构轻、强度高、刚性好、耐热耐腐蚀等特点，广泛应用于航空航天、汽车、船舶、建筑等领域。

而连接技术在复合材料的制造和应用中起着至关重要的作用。

一、面板接头技术面板接头技术是将两块或多块面板连接在一起的一种常见连接技术。

常用的面板接头技术包括胶接、机械连接和固化连接。

1.胶接技术胶接是一种常用的连接技术，通过胶粘剂将两个或多个面板连接在一起。

胶接技术适用于连接不同材料的复合材料，可以提供良好的强度和刚度。

常用的胶粘剂有环氧树脂、聚酰亚胺、丙烯酸酯等。

胶接的优点是连接面积大、均匀受力、密封性好，缺点是工艺复杂、需要专用设备、对环境要求较高。

2.机械连接技术机械连接是通过螺栓、铆钉、螺母等机械连接件将面板连接在一起。

机械连接技术适用于连接同种或相似材料的复合材料，可以提供较高的强度和刚度。

机械连接的优点是工艺简单、易于实施，缺点是容易产生应力集中、连接面处存在较大孔隙和裂纹。

3.固化连接技术固化连接是通过填充固化剂将两个或多个面板连接在一起。

固化连接技术适用于连接同种或相似材料的复合材料，可以提供良好的强度和刚度。

常用的固化剂有聚氨酯、环氧树脂、聚酰亚胺等。

固化连接的优点是工艺简单、无需专用设备，缺点是连接面积有限、需要特殊固化条件。

二、管接头技术管接头技术是将两根或多根管材连接在一起的一种常见连接技术。

常用的管接头技术包括钎焊、焊接、胶接和机械连接。

1.钎焊技术钎焊是一种常用的连接技术，通过热源使钎料熔化并流入连接部位形成连接。

钎焊技术适用于连接同种或相似材料的复合材料，可以提供较高的强度和密封性。

常用的钎料有铜、银、镍等。

钎焊的优点是连接坚固、密封性好，缺点是需要高温操作、对环境要求较高。

2.焊接技术焊接是一种常用的连接技术，通过高温使被连接材料熔化并形成连接。

焊接技术适用于连接同种或相似材料的复合材料，可以提供较高的强度和刚度。

复合材料连接方法
复合材料连接方法常用的有以下几种：
1. 粘接：使用特殊的胶粘剂将复合材料的各个部分粘接在一起。

粘接是最常见和常用的复合材料连接方法，可用于连接金属、塑料和复合材料等多种材料。

2. 螺栓连接：通过螺栓将复合材料的各个部分紧密连接在一起。

螺栓连接适用于需要更高强度和可拆卸的连接。

3. 铆接：使用铆钉将复合材料的各个部分连接在一起。

铆结构适用于需要较高强度和可靠性的连接。

4. 焊接：使用适当的焊接方法将复合材料的各个部分熔接在一起。

焊接适用于需要更高强度和气密性的连接。

5. 拉伸、压缩或剪切锁定：使用力将复合材料的各个部分锁定在一起。

这种连接方法适用于需要快速和简单的连接。

6. 穴位嵌入：将复合材料的一个部分嵌入到另一个部分的孔中，从而实现连接。

7. 搭接：将两个或多个复合材料的边缘重叠在一起，并使用粘接或其他连接方法连接在一起。

这种连接方法适用于需要边缘密封和强度的连接。

需要根据具体的应用和要求选择合适的连接方法，并确保连接的质量和可靠性。

同时，还需要注意避免损坏复合材料结构和性能。

复合材料胶接工艺
复合材料胶接工艺是一种常见的连接方法，它利用胶粘剂将两个或多个复合材料部件粘合在一起，形成牢固的接头。

该工艺通常包括以下步骤：
1. 表面处理：对要粘合的复合材料表面进行清洁和处理，以提高胶粘剂的附着力。

2. 涂胶：将胶粘剂均匀地涂敷在一个或多个复合材料表面上。

3. 粘接：将涂有胶粘剂的复合材料部件按要求进行粘接，并施加适当的压力，以确保胶粘剂与复合材料之间的紧密接触。

4. 固化：让胶粘剂在一定的温度和时间条件下固化，形成坚固的接头。

复合材料胶接工艺具有许多优点，如接头强度高、密封性好、耐腐蚀性强、疲劳寿命长等。

它广泛应用于航空航天、汽车、船舶、风能等领域。

复合材料胶接工艺也存在一些挑战，如胶粘剂的选择、表面处理的要求、粘接过程中的温度和压力控制等。

为了获得最佳的粘接效果，需要对这些因素进行仔细考虑和控制。

总之，复合材料胶接工艺是一种重要的复合材料连接技术，它为复合材料结构的设计和制造提供了更多的选择和灵活性。

复合材料结构装配过程中的制孔和连接摘要:近几年来,复合材料以其较高的比强度、较好的延展型、热膨胀系数小、抗疲劳能力和抗震能力强、抗腐蚀、独特的耐烧蚀性等特点,以及采用固化、胶接为核心的整体成型技术;能够大幅度地减少零件、紧固件和模具数量,简化装配工序,提高整体结构的综合性能,缩短生产周期,降低制造成本,成为新一代飞机机体结构四大主要材料之一。

随着复合材料在飞机结构上应用比例的大幅度提高,复合材料结构装配连接方面存在的问题逐渐突出。

关键词:复合材料;制孔;协调装配;在装配过程中不断摸索和实践,针对复合材料的装配中出现的问题做出了透彻的分析,阐述了复合材料装配中的规范要求及注意事项,为以后复合材料的装配积累了丰富的经验。

一、复合材料结构装配的特征1.受复合材料零件原材料、制造工艺方法以及材料本身特性限制,复合材料零件厚度、平面度、角度等尺寸和形位公差较机加零件大,因此在装配设计时需要考虑一定的补偿方法。

2.紧固件与复合材料零件间的电化学腐蚀,尤其是碳纤维复合材料与铝或镀镉的紧固件相接触时,但玻璃纤维或芳纶不导电,因此不会产生电化学腐蚀。

3.复合材料属脆性材料,断裂延伸率为1%~3%,对装配间隙敏感,间隙在0.2mm~0.8mm应使用液体垫片,大于0.8就应使用固体垫片,否则易造成树脂碎裂、局部分层等损伤。

4.大多复合材料零件由很多层材料铺叠而成,单层面内强度远大于层间强度,制孔时易出现出口处孔边缘纤维劈裂。

5.复合材料与金属零件同时制孔时,如从复合材料钻向金属,易造成金属屑损伤复合材料孔壁的情况。

6.复合材料层间强度低,易冲击性分层,不宜采用带有冲击力的装配方法,如锤铆。

7.复合材料零件不益采用过盈配合(间隙配合的强度只占基体完整强度的20%~50%),易造成孔壁四周损伤,或采用小过盈量(1%~2%)配合,且必须使用金属衬套。

二、复合材料结构的制孔航空用复合材料主要以碳纤维和玻璃纤维为主,玻璃纤维可加工性较好,主要用在飞机的表面零件上;碳纤维用于飞机承力结构,但其加工性不好,制孔的问题主要出现在碳纤维复合材料零件中。

复合材料连接方法复合材料是一种由两种或两种以上的不同材料组成的材料，具有优异的力学性能和热学性能。

在工程实践中，复合材料广泛应用于航空航天、汽车、船舶等领域。

复合材料连接方法是确保复合材料结构稳固和性能可靠的关键，下面将重点介绍几种常见的复合材料连接方法。

1. 引进式连接方法引进式连接方法是将金属、陶瓷或其他材料引入复合材料中，通过机械连接或者粘接连接的方式实现连接。

引进式连接方法适用于大部分复合材料，具有较好的速度和效率。

根据连接材料的不同，引进式连接方法可以进一步分为机械连接和粘接连接。

机械连接是将金属或其他材料制成螺栓、钉子等形状，将其插入预留的孔洞中，通过螺纹或者固定件将复合材料连接在一起。

机械连接具有较高的连接强度和刚性，但容易产生应力集中。

粘接连接是通过将两种不同材料的接触面涂覆粘合剂，通过化学反应或者物理吸附的方式将其连接在一起。

粘接连接具有较好的连接质量和耐腐蚀性能，但连接效率较低。

2. 纤维增强复合材料皮肤粘结方案纤维增强复合材料（Fiber Reinforced Polymer，FRP）连接是一种常见的复合材料连接方法。

其中，皮肤粘结是一种常用的FRP连接方法，适用于复合材料板的连接。

皮肤粘结方法通过使用粘合剂将两个FRP板连接在一起，使其形成一个整体结构。

皮肤粘结方法能够充分发挥FRP材料的优点，在航空航天、汽车、建筑等领域得到广泛应用。

皮肤粘结连接方法的关键是选择合适的粘合剂。

通常使用的粘合剂包括环氧树脂、聚氨酯等。

粘合剂的选择应考虑到被连接材料的性能要求、工作环境的要求以及工艺可行性等因素。

在进行皮肤粘结连接时，需要注意粘合面的处理，包括去除油污、灰尘和其他杂质，以确保粘合面的光洁度和粘合剂的附着性能。

3. 热固性复合材料连接方法热固性复合材料连接方法是通过热处理的方式将两个或多个热固性复合材料连接在一起。

热固性复合材料一般由纤维增强树脂及硬化剂组成，通过加热硬化剂，使其在一定温度下产生交联反应，从而形成坚固的连接。

复合材料连接技术及应用复合材料连接技术及应用是一个广泛的研究领域，为了满足不同领域对复合材料连接的需求，目前已经开发出多种连接技术和应用。

复合材料连接技术种类繁多，主要包括机械连接、黏接连接、温度压缩连接、电热热融连接等。

机械连接是一种常见的连接方式，它通过螺栓、销子、铆钉等固定件将复合材料部件连接在一起，具有结构简单、连接强度高等优点。

然而，这种连接方式容易造成应力集中，对复合材料的损伤较大，因此在实际应用中需谨慎选择。

黏接连接是另一种常见的连接方式，通过使用特殊的胶粘剂将复合材料部件连接在一起，具有连接均匀、强度高、耐疲劳等特点。

温度压缩连接利用高温和压力将复合材料部件连接在一起，广泛应用于飞机结构和汽车制造等领域。

电热热融连接是一种新兴的连接方式，通过电磁感应加热复合材料，使其熔融后快速连接，具有连接速度快、连接质量好等优点。

复合材料连接技术的应用非常广泛，主要涉及航空航天、汽车、建筑、电子等领域。

在航空航天领域，由于复合材料具有轻质、高强度、低热膨胀系数等优点，被广泛应用于飞机结构、火箭外壳等部件的制造中。

复合材料连接技术对于提高飞机的整体性能、减轻飞机重量具有重要意义。

在汽车领域，复合材料连接技术广泛应用于车身结构、座椅、悬挂系统等部件的制造中。

复合材料连接技术可以提高汽车的整体刚性和安全性能，同时减轻车身重量，提高燃油效率。

在建筑领域，复合材料连接技术广泛应用于内外墙装饰、窗框、地板等部件的制造中。

复合材料具有耐候性好、防火性能好等优点，能够提高建筑物的抗风压能力和耐久性。

在电子领域，复合材料连接技术广泛应用于半导体封装、电路板连接等方面。

复合材料具有优良的导热性能和电绝缘性能，能够提高电子产品的散热性能和安全性能。

总的来说，复合材料连接技术及应用具有重要的意义，可以提高产品的性能和功能，提高产品的质量和寿命。

随着科技的进步和研究的不断深入，相信复合材料连接技术将会得到进一步的发展和应用。