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刺辊法兰接头 3D braided composite-metal pinned flange joint

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参数

复合材料的优势主要在于比刚度、比强度、耐腐蚀、容易成型复杂形状等,但其弱点也有不少,也因此阻碍了应用的普及,如高成本、易分层等,特别是连接问题一直是应用中的一个难题。目前应用中的复合材料结构很少是纯复合材料一体成型的,多数应用场合是采用复合材料部件通过连接工艺形成整体结构。部件之间的连接有的直接是复合材料连接,也有的需要通过金属结构实现过渡连接。常用的连接工艺有胶接、机械连接和混合连接,但普遍存在传递载荷大小和连接可靠性的问题,导致连接效率不高的问题。换句话说,复合材料部分可以做的很好,减重效果突出,但应用到具体结构中后,考虑到连接的附加质量和对复合材料结构的加工等,传载能力和减重效果就打了折扣。现在研究和应用较多的缝纫、Z-pin等技术对连接性能有较大幅度改善,但增加了工艺复杂度和加工难度,主要是这些工艺之间基本是互相独立的过程。三维编织工艺多使用干纤维进行预制体编织,再配合后续的RTM工艺进行固化。根据其工艺特点,可以将需要连接的金属件/接头在连接区域进行植刺、滚花、加工凹槽、截面变化等增加连接性能的加工工艺,然后在编织过程中与预制体一体编织成型,再通过RTM工艺固化共胶接成型,基本不增加或者仅少量增加额外的工艺难度和成本,便可实现带有一体化接头的复合材料结构件,更重要的是这样的连接方式大大增加了连接效率和结构效率,同时具有更高的安全性、可靠性,尤其在需要承担大载荷和高可靠性的场合可以发挥重要的关键作用。

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