高温高压板翅式换热器的设计.pdf

2002年5月第2O卷第2期西北工业大学学报 JournalofNorthwesternPolytechnicalUniversity Mav 2002 高模量碳纤维复合材料的电磁铆接工艺研究曹增强,彭雅明,梁鸿森。,盛熙,夏力农/,陕西西安710072;,陕西西安 l ,北京 100o83 摘要:研究了高模量碳纤维复合材料结构的电磁铆接工艺。通过实验确定了铆钉外伸量、钉孔间隙等工艺参数,给出了复合材料结构铆接用垫圈的几何尺寸,提出了合理的镦头尺寸。强度实验和损伤检测表明电磁铆接可以代替螺栓连接,成功地铆接高模量碳纤维复合材料。关键词:复合材料,电磁铆接,高模量,强度中图分类号:V262 文献标识码:A 文章编号:1000—2758(2002)02—0198—05 复合材料具有许多优异性能,因而在现代航空航天器结构中得到广泛应用。与金属结构相比,连接是复合材料结构的薄弱环节,结构破坏的609/6~ 80发生在连接处l_1]。某型号卫星的承力筒采用高模量M40B一3000—40B碳环氧复合材料层压板和铝合金的混合结构,设计和工艺等原因决定需用机械连接。尽管铆接和螺接相比,接头重量轻,成本低,然而复合材料层间强度低,抗冲击能力差,普通锤铆方法容易造成安装损伤。拉铆等工艺方法不能满足强度设计要求,结构不开敞又限制了大型压铆机的使用,因而卫星承力筒制造过程中不得不采用螺栓连接,增加了结构重量。电磁铆接作为一种新型铆接工艺方法,国外已成功地用于复合材料结构的铆接_2],但在我国还是个空白。为减轻承力筒重量,本文采用电磁铆接工艺对以铆接代替螺栓连接的可行性进行了研究。电磁铆接工艺研究电磁铆接时材料的变形异于普通铆接,因此,电磁铆接的工艺参数不能照搬普通铆接的工艺参数。 ,文献E3-±,~。高模量碳纤维复合材料的脆性更大,更易发生挤压破坏,因而镦头不宜过大。参照金属结构的铆接,并考虑到复合材料层压板层问强度低的特点,镦头尺寸可初步设计为高度不小于 ,。强度实验表明l_4],,~。 。垫圈内径决定垫圈和铆接件共同吸收铆钉变形功的能力,外径影响垫圈在铆钉镦粗过程中的抗破坏能力,厚度决定垫圈的刚度。金属结构所用标准垫圈一般外径较小,内径较大,不能满足复合材料结构铆接的要求。,~],~。如果再增大相对半径,也不会使垫圈的限制作用有明显增加,反而会增加结构重量。笔者采用实验研究的方法对垫圈尺寸进行了选择。, ,,观察镦头成形情况和垫圈的变形,检查复合材料的损伤,解剖试件,测量干涉量,分析铆接质量。、 、,内径分