复材夹芯结构连接设计研究

1、    复材夹芯结构连接设计研究    晁灿【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。【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

2、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

3、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，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

4、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.责任编辑：汤静 科技视界2016年16期科技视界的其它文章百万千瓦级核电厂稳压器自主化结构设计主要技术分析高校实验室安全管理与安全应对方法的探讨黄石港区离退休人群体育参与状况及影响因素分析基于nxp公司tff1