第四节 层合板接头连接设计
复合材料接头是指用复合材料制造的传递集中载荷的接头。复合材料接头与结构件融为一件，整体成形，可以明显减轻接头重量，提高连接效率。采用复合材料接头比金属接头一般可减重达 "以上，而且连接可靠。因而备受关注。
一、复合材料接头分类
复合材料接头按其材料和成形工艺，可以分为 %大类。
短纤维模塑接头短纤维模塑件成形时，同时形成的接头。模塑工艺可以成形复杂形状的连接接头。但是，模塑接头传递的集中载荷不大，仅适用于模塑结构件连接。
"长纤维缠绕接头长纤维绕在连接螺栓衬套上，形成可承受拉伸载荷的接头。接头衬套孔处纤维连续不断，可以承受很高的沿纤维方向的拉伸载荷，复合材料桨叶接头是典型代表。
层合板接头层合件连接部位，局部采用铺层补强，固化成形后制孔，形成层合板接头，制造工艺简便，易操作。层合板接头与层合件融为一体，可传递较大的拉伸、压缩、剪切载荷，已在复合材料次承力结构件上应用。“空中客车” &" ’ &"(系列飞机上，垂直安定面与机身连接对接接头、方向舵复合材料悬挂接头均是复合材料层合板接头成功应用的典型实例。本节主要讨论层合板接头连接设计有关问题。
预成形件 ’ )*+结构件接头这种接头与结构融为一体共同设计，整体制造，工艺简单，减重明显，连接可靠，是目前研究开发的方向。
二、层合板接头设计一般原则
层合板结构选用层合板接头连接主要考虑接头与结构件之间铺层连续，结构与连接件一体成形，既可减少连接的过渡环节，又可实现接头集中载荷顺利扩散的目的，结构连接可靠，连接强度 ’重量比高，明显减重。
层合板接头设计，除遵循层合件设计的一般原则外，补充以下几点原则要求：
接头连接部位不允许发生屈曲；
"采用限制许用应变 ’许用应力设计。目前，层合板设计许用应变控制在 , "
-, %范围；孔边挤压应力控制在 " -".+/0；接头耳片剪应力 %极限小于等于
1.+/0； 重要接头考虑附加安全系数 (, (.或较大的安全裕度； 耳片补强片设计应避免截面突变和刚度突变；
•%."•
连接孔衬套采用钛合金、不锈钢等材料，以防电偶腐蚀； "装配需要，接头耳片表面应有可供装配磨水削的容差层（一般为 —"层玻璃布供装配磨削加工）。
三、层合板接头（耳片）设计计算
层合板接头设计计算，在初步设计阶段一般采用半经验公式计算；在详细设计阶段应使用经验证的有限元分析程序进行计算。（）接头耳片设计计算的半经验公式层合板接头耳片在外力作用下，可能产生 种破坏形式，%% & %分别给出了供设计计算用的半经验公式如下： 单耳片拉断，图 ’( ’（ )），应力计算公式
0*+
*+,-. %/
")* &单耳片拉豁，图 ’( ’（ 1），应力计算公式
0*+
*+ . %*
"1* ’单耳片剪断，图（ ,），应力计算公式
0*+
(*+ .
)12*
12.13 54
式中：0*+ ———单耳接头集中载荷（对双耳接头为外载荷一半）；
)，1，4，*———几何尺寸的定义见图 ’( ’；
%/’ —
—耳片拉断应力系数，查图 ’( ’（ )）；%* —
—耳片拉豁应力系
数，查图 ’( ’（1）。（"）连接螺栓设计计算公式层合板接头连接螺栓按弯曲强度设计。认为在外载荷户作用下，螺栓发生弯曲，最大弯矩发生在 6" & 5处，见图 ’( ’"。0
最大弯矩 78)9 . " •1
1 . 6 " 3 6" 5（假设接头安装间隙为零）
最大弯曲应力 8)9 . 78)9 :
式中：0———接头外载荷；
•5;5•
图 " "%层合板接头耳片应力系数曲线示图
（&）单耳片拉断应力系曲线（ ’）单耳片拉豁应力系数曲线（ (）单耳片剪断破坏计算公式
（图中 )*+为单耳片接头集中载荷；对双耳片接头为外载荷的 ,-）
.，.———接头耳片壁厚； 中国航空网 www.aero.cn 航空翻译 www.aviation.cn 本文链接地址：飞机检测与维修实用手册 2(35)
