碳纖維復(fù)合材料的機(jī)械連接

　　碳纖維復(fù)合材料的連接方式主要有三種，機(jī)械連接、膠接和混合連接。其中，混合連接法除了用于增強(qiáng)弱膠連接區(qū)域或者是消除從膠接端引發(fā)的I型剝離外很少使用。膠接連接的話可以劃分為普通膠接和焊接。普通膠接使膠層形成一個獨(dú)立的相，而焊接是以基體聚合物材料形成連接界面。機(jī)械連接的想必大家都有所了解，它是最原始的加工方法之一。本文就來講講碳纖維復(fù)合材料的機(jī)械連接。
 

（圖示：碳纖維管）
 

　　應(yīng)力方面，在碳纖維復(fù)合材料中引入開孔會導(dǎo)致空邊的應(yīng)力集中，因此需要在部件鉆孔的機(jī)械連接會導(dǎo)致應(yīng)力的集中�？茖W(xué)家Timoshcnko和Goodier通過研究給出了幾個方程式，來說明拉伸作用下孔周圍的應(yīng)力分布。得出的結(jié)論有：1、碳纖維正軸方向的應(yīng)力集中系數(shù)遠(yuǎn)比各向同性高；2、正交各向異性材料的應(yīng)力比各向同性材料應(yīng)力大，而且更加復(fù)雜。連接設(shè)計(jì)方面，復(fù)合材料的連接設(shè)計(jì)可以分為四部分，幾何連接、緊固件布置、應(yīng)力分析以及失效分析。幾何連接最經(jīng)典的方式是單搭接和雙塔接剪切連接；緊固件布置對于連接件的載荷傳遞至關(guān)重要；應(yīng)力分析存在著緊固件的預(yù)緊力、鋪層順序以及自由邊效等三維影像；失效分析用來預(yù)測失效載荷及失效模式。

 

　　機(jī)械連接的有很多優(yōu)點(diǎn)，包括不需要進(jìn)行表面處理、不受熱循環(huán)及高濕度環(huán)境的負(fù)面影響、容易檢測、可以拆卸。機(jī)械加工包括鉆孔、適當(dāng)裝配工藝以及嚴(yán)格的公差設(shè)定。這些會提高碳纖維的加工成本。而碳纖維的脆性大，所以加工的時候要格外注意。