先进复合材料胶接设计.pdf

先进复合材料胶接设计 目录 1 胶接连接设计2 1.1 胶接件基本破坏模式2 1.2 胶接连接设计准则2 1.3 胶粘剂的选择3 1.3.1 胶黏剂选择要求3 1.3.2 脆性和韧性胶粘剂比较3 1.3.3 常用胶粘剂的比较：4 1.3.4 被胶接件的表面制备5 1.4 胶接连接形式6 1.5 胶接接头几何参数选择6 1.6 胶接面纤维取向7 1.7 温度和湿度的影响8 1.8 胶接连接设计应考虑的其它因素9 1.8.1 制造方法9 1.8.2 可维修性9 1.8.3 成本和质量9 1.8.4 试验9 2 胶接结构的细节设计10 2.1 基本要求10 2.2 应力水平10 2.3 胶结连接形式选择10 2.4 降低胶结连接应力集中和剥离应力的措施11 2.5 蒙皮（腹板）的加强方法11 2.6 注意胶接结构中的热应力12 2.7 避免产生电偶腐蚀12 2.8 防止水汽进入胶层12 2.9 工装设计与加工12 2.10 质量控制12 3 胶接缺陷及其检验12 3.1 缺陷类型12 3.2 检测原理13 3.3 缺陷的检测方法：13 3.4 缺陷波形分析13 4 胶接结构的耐久性设计13 1 胶接连接设计 1.1 胶接件基本破坏模式 接头端部的内力和剪应力最大，故破坏最容易在这里发生。实验表明，胶结 连接在拉伸载荷作用下，三种基本破坏模式： A. 被胶接件拉伸（或拉弯）破坏； B. 胶层剪切破坏； C. 剥离破坏（包括胶层剥离破坏和被胶接件剥离破坏）。 单面搭接接头的基本破坏模式1-拉伸；2-剥离；3-胶层剪切 1.2 胶接连接设计准则 在任何载荷作用下，对于各种形式的破坏，都不应使胶接面成为最薄弱的环 节，且使胶接接头强度要高于胶接构件的强度，至少为同量级。 设计原则(从强度和成本考虑) A. 选择合理连接形式，使胶层在最大强度方向受剪力；使胶层在受力方向有足 够的强度；尽可能避免胶层受到法向力，以防止发生剥离破坏； B. 在高温工作时，所选胶粘剂的热胀系数尽量与被胶接件相近； C. 承受动载荷时，应选低模量韧性胶粘剂； D. 工艺尽可能简单，降低制造成本； E. 尽量减少应力集中 F. 防止接头端部层合板发生层间拉伸破坏 1.3 胶粘剂的选择 1.3.1 胶黏剂选择要求 A. 要有较好的综合力学性能； B. 与被胶接件的相容性好，即有较好的粘接强度，不致在胶接件界面发生破坏； C. 工艺性好，使用方便； D. 在尽量低的温度下固化； E. 与被胶接件的热胀系数要相近； F. 环境影响尽可能小； G. 胶接的耐久性应高于结构所预期的寿命。 1.3.2 脆性和韧性胶粘剂比较 脆性和韧性胶粘剂剪应力-应变特性比较：  脆性胶黏剂宜在高温下使用，在拐点附近即断裂，疲劳寿命短。  韧性胶粘剂宜在中温下使用，断裂应变较大，因而使胶层的应力集中较小， 可承受较高的疲劳极限应力，寿命较长。 1.3.3 常用胶粘剂的比较： 种 优点 缺点 类 环 氧 工艺性能好；固化收缩性小；化学稳定性 硬度一般；热强度低；耐磨性差 树 好；强度高 脂 环 氧 耐热性好；强度高；超低温性能好 需热固化；多孔性；电性能不良 酚 醛 酚 醛 热强度高；耐酸性好；价格低；电气性能 需高温高压固化；造价贵；有腐 树 好 蚀性；收缩率较大