《复合材料装配技术》课件-4.2.2紧固件参数对机械连接强度的影响

复合材料装配技术紧固件参数对机械连接强度的影响CONTENTS目录紧固件类型01紧固件头型02紧固件材质03紧固件钉杆与被连接件的配合关系04紧固件直径垫圈尺寸05紧固件拧紧力矩06紧固件类型对机械连接强度的影响PART01紧固件类型螺栓强度大于铆钉紧固件类型传载较大的结构连接部位应采用螺栓连接，多用钛合金的高锁螺栓。在碳纤维复合材料结构中，应避免碳纤维层压板与铝合金（无涂层）、镀锌的钢件等直接接触，以防产生电偶腐蚀。应优先选用钛合金、纯钛和钛妮等铆钉。应尽量避免使用铝合金及低合金钢铆钉。机械连接紧固件应用时参照以下原则:紧固件类型对于一般部位，螺栓与孔的配合精度不应低于H9/h9，重要接头应采用更精密的配合。应尽可能采用受拉型紧固件，因受剪型紧固件端头较小，容易转动，可能引起孔或构件与钉头接触面的损伤。铆接应优先选用拉铆型环槽铆钉、螺纹抽钉和抽芯铆钉，以避免复合材料板受撞击和孔壁因钉杆的胀粗而受损。机械连接紧固件应用时参照以下原则:紧固件头型对机械连接强度的影响PART02紧固件头型紧固件头型：凸头或沉头某论文：钉头型式对复合材料层合板机械连接强度的影响D/t=2,e/D=3.6,W/D=7.2，纤维体积分数67%，单一铺层厚0.125mm，拧紧力矩2.5N*m0/±45/90铺层比例%铺层角极限挤压强度mpa沉头凸头30/60/10[+45/0/-45/0/45/90/-45/0/+45/-45]s919102940/50/10[+45/0/-45/0/45/90/0/-45/0/-45]s87195150/40/10[+45/0/-45/0/90/0/+45/0/-45/0]s9561023凸头紧固件沉头紧固件尽量用凸头，沉头比凸头强度降低12%注意：防止拉脱沉头板厚>0.6d紧固件材质对机械连接强度的影响PART03紧固件材质金属紧固件防止电位腐蚀防止电位腐蚀（碳纤维复材采用钛合金紧固件，不用铝合金紧固件，或用铝紧固件时必须采取湿装配等防腐措施）结构胶涂覆金属紧固件结构胶填充CFRP零件金属紧固件螺母湿装配复合材料与金属构件的接触部位铺覆一层玻璃布，涂胶或涂漆等采用湿装配，还可对铆接中难以完全避免的工艺损伤起到弥补作用紧固件钉杆与被连接件的配合关系PART04紧固件钉杆与被连接件孔采用间隙配合紧固件钉杆与被连接件孔采用间隙配合金属紧固件间隙配合金属紧固件过盈配合镶嵌金属衬套胶粘剂或者也可以镶嵌金属衬套后再用过盈配合紧固件直径垫圈尺寸PART05紧固件直径紧固件直径选择应使满足其强度条件不应发生剪切破坏F/A<

通常1<D/t<3，可取D=(1.2~2)tA=πr2孔径D最小板厚t孔径D最小板厚t3.0~3.51.56.0~7.03.53.5~4.02.07.0~8.04.04.0~5.02.58.0~9.04.55.0~6.03.09.0~10.05.0孔径与板厚（单位：mm）垫圈尺寸复合材料一侧铆成非沉头镦头时，镦头下面必须安放金属垫圈金属垫圈金属材料CFRP镦头铆钉头铆钉杆铆钉直径采用碳纤维或玻璃纤维复合材料工艺垫圈内径d外径D垫圈厚度基本尺寸极限偏差基本尺寸极限偏差3.53.8+0.208+0.50144.31055.3101.566.312垫圈尺寸复合材料一侧铆成非沉头镦头时，镦头下面必须安放金属垫圈金属垫圈金属材料CFRP镦头铆钉头铆钉杆铆钉直径金属垫圈内径外径厚度基本尺寸极限偏差2.52.6+0.05070.8~133.1813.53.68.9144.1101~1.555.2121.5~266.2151.5~2紧固件拧紧力矩对机械连接强度的影响PART06紧固件拧紧力矩的影响拧紧力矩过大引起层合板损伤(a)(b)紧固件拧紧力矩的影响螺母形式厚型薄型所有类型螺栓头形式六方头型、沉头拉伸型所有各型沉头剪切型螺纹直径M53~52.30~3.202.30~2.90M65~82.90~4.903.10~3.90M810~156.40~10.8010.20~11.30M1018~2512.30~19.1010.80~11.90M1225~30螺栓拧紧力矩推荐值（N·.M）紧固件拧紧力矩的影响定值式（预置式）扭力扳手可调扭力扳手表盘式扭力扳手棘轮扳手小结01紧固件类型02紧固件头型03紧固件材质小结04紧固件钉杆与被连接件的配合关系05紧固件直径垫圈尺寸06紧固件拧紧力矩思考题01·下列说法正确的是（）复合材料紧固件连接通常采用间隙配合，若采用过盈配合时，容易造成孔壁损伤，也可以添加金属衬套再采用小的过盈配合。复合材料铆接时，铆钉直径不宜过大，否则不但铆钉成型困难