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时间:2011-02-10 15:57来源:蓝天飞行翻译 作者:admin
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()连接接头几何尺寸确定连接接头边距尺寸 01确定的近似方法之一是边距应等于单钉拉伸试样净剖面拉伸破坏转变为挤压破坏时试样宽度的一半。
曲线的“平台”段对应挤压破坏;曲线转折处对应破坏形式由拉伸破坏转变为挤压破坏;对应的试样宽度 2与钉孔直径 3之比, 2,3为 &—.。由此可导出,边距 01应不小于 3。间距 0 401应不小于 &3。端距略大于边距为 %)3 -53。
(5)钉孔直径 3与板厚度 6关系
对纤维增强复合材料层合板螺栓接头,孔径 3尺寸对净剖面拉伸强度与剪切强度的影响很小。对碳纤维增强复合材料的挤压强度几乎也没有影响,但对玻璃纤维和芳纶增强复合材料,模量较低,在 3,6 75时,挤压强度下降。
为了避免紧固件发生破坏, 3,6值又不能太小;小直径的紧固件即使不发生破坏, •&&.•
 
也易发生严重弯曲而使挤压应力分布不均匀、螺栓松动预紧力减小,从而使连接强度下降。建议 "应取 % &。(’)机械连接层合板接头几何参数选择建议为防止复合材料机械连接出现低强度破坏模式,并具有较高的强度。(&)螺栓拧紧力距确定
螺栓拧紧力矩是影响连接强度、连接动特性的主要因素。因此,螺栓拧紧力矩必须用定力扳手施加。有关螺栓拧紧力矩的试验数据必须慎重对待。拧紧力矩值与螺母形式、螺栓形式、螺纹直径以及垫片、密封等有关,具体数值应查手册得到。
(()机械连接破坏模式及其预防措施机械连接的破坏模式主要与连接接头几何参数及铺层有关。())机械连接疲劳特性碳 "环氧材料机械连接疲劳特性,有关试验结果可以看出,机械连接疲劳 *+,曲线十分平坦,疲劳极限在 -% ’.(’---")。
第二节 /多钉连接区设计
多钉连接是重要的机械连接。与单排钉连接设计不同,多钉连接设计是一个连接区设计。本节讨论板一板平面多钉连接设计问题,有关内容将为主承力接头结构多钉连接设计打下基础。
板一板多钉连接可以分为规则(平行排列或交错排列)多钉连接和非规则复杂多钉连接、复杂多钉连接具有明显而严重的力的集中与分散问题。
一、多钉连接区设计特点
多钉连接区设计特点主要有以下几点:
()多钉连接区一般位于结构主承力区范围内,而且多钉连接区又是结构损伤易发生部位,因此,多钉连接区设计应满足结构完整性要求。同时,考虑成本因素,应尽量减少制造和装配的复杂性。
(0)设计依据是设计要求多钉连接传递的总载荷,而不是周边结构的使用应变水平。

(1)钉载分配和连接区设计两个设计要点相互关联,应综合进行设计。在拉伸或压缩载荷作用下,多钉连接区螺栓应力受挤压和旁路载荷共同作用支配。通过搭接区铺层设计、合理几何形状和尺寸确定、以及调整 *"比值(列间距与螺拴直径之比),控制挤压应力水平,可获得高连接效率的多钉连接设计。


(’)连接区结构修理一般采用搭接板补强修理。
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二、多钉连接钉载分配分析
多钉连接钉载分配是机械连接应力分析的前提,但准确计算出各紧固件之间的载荷分配是十分困难的。结构多钉连接静力分析内容与过程。连接部位所受的外力由总体结构分析给出。()多钉连接钉载分配分析方法多钉连接钉载分配的分析方法,有刚度法和有限元法。刚度法一般仅给出初步分析结果。复合材料层合件多钉连接与金属件多钉连接,两者钉载分配分析不同之处,主要有两点:层合件强度和刚度性能具有方向性,即不同钉载方向对应不同的层合板性能
(含挤压强度);再有,层合板应力应变关系直至破坏近乎是一条直线,呈现出显著的线弹性特征,没有金属材料呈现的屈服现象,因而,层合件多钉连接不具有钉载重新分配的能力。由此可知,复合材料层合件多钉机械连接钉载分配分析是相当复杂和困难的。
需要说明的是,时至今日还没有建立普遍可接受的多钉连接设计方法。多钉连接设计的半经验方法较为常用的是 "年 %&’(—)*+(,提出的方法。采用理论分析或经验方法进行设计的较为重要的机械连接部位,都必须进行试验验证,以证实理论分析的正确性和确保结构的完整性。
(-)单钉(或双钉)连接试验数据的有效性为了操作简便和减少费用,大多数机械连接试验采用单钉或双钉等厚度板连接试验。连接试验数据用于多钉机械连接设计的有效性,具体分析如下:
单排钉连线与载荷方向垂直情况(单排多钉并联情况)当紧固件之间的间距 )大于 ./,即试件宽度 0与间距 )等效时,则单钉机械连接试验结果可直接使用。适用于拉伸载蓟连接和压缩载荷连接。但压缩载荷的连接强度比拉伸约高 12,且要求接头必须是稳定的(不出现失稳)。
"单排钉连线与载荷方向平行情况(单排多钉串联情况)双钉串联连接试样拉伸试验结果表明,其承载能力仅比单钉连接提高 342左右(并非成倍增加),且第一个钉载占 442左右,第二个钉载占 .42左右。三钉串联连接时钉载分配不均匀性会加剧。因此,串联钉数以 -53个为宜。
多排多钉连接情况多排多钉连接接头,因存在“旁路”载荷问题,使钉载分配复杂化。“旁路”载荷是由邻近紧固件引入的载荷。紧固件孔的应力受到挤压应力与“旁路”载荷应力的联合作用而增加。对于“旁路”载荷应力可通过一个包含非加载孔的板承受拉伸载荷进行分析得出。在 %&6—)*+(,方法中引用了一个重要的连接
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接头效率系数整理连接试验数据,以获得对连接设计有益的指导。连接接头效率系数定义是连接接头的破坏载荷与层合板破坏载荷之比( )。
(")多钉连接钉载合理分配建议
连接分析和连接试验指出,多钉连接钉载合理分配建议如下:
规则多钉连接区,各排钉的承载比例主要与连接件之间的相对刚度有关,紧固件刚度,对各排钉承载的不均匀性影响较小;
"采用均匀厚度被连接板(如蒙皮)和斜削搭接板双面搭接连接效率最高。采用斜削搭接板可以优化紧固件螺栓载荷分配,包括降低第一排螺拴传递的载荷。斜削搭接板最大厚度为被连接板厚度的  %倍时,连接最佳,以承受挤压一旁路载荷联合作用。搭接板斜削度依具体结构尺寸、传递载荷大小和连接螺栓布局而定。
 
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