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复材夹芯结构连接设计研究

时间:2016-07-07  作者:佚名

【摘 要】复合材料夹芯结构在飞机设计中十分常见,其连接设计是夹芯结构设计的一大难点。本文通过参考大量相关设计手册文献,总结目前常用的连接设计形式,介绍各类镶嵌件形式的特点及使用形式。

论文关键词】复材夹芯;连接设计;镶嵌件

复材夹芯结构抗弯刚度高、隔音隔热好、耐疲劳,可以在质量最优的情况下达到刚性结构件的要求,因此广泛应用于飞机结构设计中。

夹芯结构通常是由比较薄的面板和比较厚的芯子固化胶接而成,常用的如蜂窝夹芯结构、泡沫夹芯结构等。一般面板采用强度和刚度比较高的材料,而芯子支撑中间,使面板在承受应力时能够很好的保持弹性稳定性。由于夹芯材料相对较软,传递集中力的能力较差,但由于结构设计需要,传递集中力是不可避免的。因此需要合理的进行夹芯结构连接设计,本文主要以蜂窝夹芯结构为例,结合实际设计制造经验,总结常用的连接设计形式。

1 连接设计原则

夹芯连接的基本原理就是对夹芯进行加强,增强其承载性能,根据不同的传力特点及实际需求确定不同的结构形式。其基本原则主要包括:

1)结构尽量简单,方便装配;

2)提高连接区面板挤压强度,根据载荷大小适当增加加强铺层,以提高孔边挤压强度;

3)注意材料相容性;

4)要进行局部强度计算确定连接件尺寸大小。

2 镶嵌件形式

镶嵌件在夹芯结构连接中广泛应用,根据放置时间一般分为前置式和后置式两种形式。前置式是镶嵌件与夹芯结构共固化,后置式则是在已制好的夹芯结构上制孔,代写硕士论文将镶嵌件放入后用充填胶固定,目前一般采用前者。

2.1 充填混合物

2.2 局部镶嵌垫块

局部镶嵌垫块形式连接区刚度大,嵌垫块可标准化,同时可根据载荷类型和大小选择不同材料和规格的镶嵌垫块,达到减重效果。不同材料的镶嵌块特点如下:

1)高密度铝箔、钛箔或不锈钢箔蜂窝夹芯,质量小、刚度大但工艺复杂,成本高;

2)层压板,成本低,强度、刚度大,但质量大;

3)硬质泡沫塑料,成本低质量小,但刚度、强度均不高。

2.3 镶嵌衬套

为提高挤压强度及拉脱强度,可采用镶嵌衬套形式。镶嵌衬套可克服填充材料抗压强度和刚度低的缺点,质量很轻,具有很大优势。但是衬套高度与夹芯协调困难,同时衬套孔定位复杂,对制造工艺的水平要求较高。为了保证镶嵌衬套与夹芯连接的稳定性,一般在衬套周围仍需增加填充胶处理,填充范围可考局部镶嵌垫块尺寸。

2.4 镶嵌螺母

镶嵌螺母不仅具有较高的挤压强度及拉脱强度,且具有自锁功能。使用中其托板螺母的作用,固定可靠,使用方便。常用于夹芯结构的镶嵌螺母有通孔型和盲孔型两种。

3 结论

本文通过参考大量常用的复材结构设计和分析资料手册,总结了相关的夹芯结构连接镶嵌件形式设计,供夹芯结构连接设计时使用。

【参考文献】

[1]飞机设计手册.第9册[M].航空工业出版社,2001,12.

[2]复合材料结构设计手册[S].中国航空工业出版社,2001,11.

[3]复合材料设计手册[S].航空工业出版社,1990.12.

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