复合材料电搭接分析

电搭接是指用金属编织线或金属片将机载设备的外壳与飞机基本结构连接起来,使两者处于一个共同的电位点。飞机上采用复合材料后,由于复合材料与金属之间电性能的差异,在GJB358-87中规定的搭接电阻值就不完全适用。本文在研究了大量国内外资料的基础上,根据国内目前的技术水平,对安装在复合材料结构上的机载设备,按不同的电搭接功能要求,提出了合适的搭接电阻值。     

机载设备的总体布局与结构设计

3 设备安装形式分类与设计 设备安装方法很多,设计中通常也是综合使用,为了分析方便,按固定方法分类予以介绍。3.1 销钉式安装法3.1.1 销钉式安装法 设备首先安装在托架上,托架上固定有耳片,机体结构上有固定支座,托架上耳片置于机体支座内用销钉插入固定。     

搭接长度对CFRP-Al双搭接接头应变分布和失效模式的影响

首先,采用碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）与Al制备不同搭接长度双搭接胶接试验件,利用万能试验机进行拉伸试验,获得载荷-位移曲线和胶接接头失效形貌。然后,依据试验数据,基于连续损伤力学模型和3D Hashin失效判据模拟CFRP层合板损伤与演化,使用内聚力模型模拟胶层和基体损伤,获得CFRP层间应力分布与截面应力分布曲线。最后,在此基础上分析不同搭接长度下双搭接接头载荷-位移曲线与接头破坏模式,研究CFRP内部铺层应力分布对失效形貌影响,探究不同搭接长度下双搭接接头破坏机制。结果表明：搭接长度由20 mm增加至40 mm时,胶接接头力学性能显著提高;搭接长度大于40 mm后,搭接长度对力学性能的影响逐渐减弱。拉伸载荷导致90°纤维附近基体的1和2方向应力较大,产生应力集中,接头发生剪切与剥离破坏。双搭接接头失效过程为一侧发生剪切与剥离破坏,接头转变为单搭接结构,之后瞬间发生失稳,较大的剥离力使接头另一侧发生破坏。     

搭接长度对玻璃钢复合材料拉伸强度的影响

对复合材料搭接试件进行拉伸强度试验,研究了不同搭接长度试件的拉伸强度,研究结果表明,合理的搭接长度可达到要求的基本拉伸性能数据.     

胶接修复对碳纤维复合材料层合板挠度的影响

为了研究胶接修复对碳纤维复合材料层合板弯曲挠度的影响，试验设置了阶梯搭接和斜面搭接两种搭接方式，通过三点弯曲实验和数字图像相关技术（DIC）来研究胶接接头的弯曲变形情况。结果表明，在相同搭接长度下，阶梯搭接试件的失效载荷和弯曲强度均低于斜面搭接试件；试件的弯曲挠度与强度和搭接长度有关，搭接长度越长，弯曲强度越高，而弯曲挠度越小。由此表明，搭接长度越长，胶接层合板的强度越高，但不利于层合板的柔性变形。     

Z-pins对2D编织陶瓷基复合材料搭接接头连接性能的影响

对Z-pins增强2-D编织陶瓷基复合材料搭接接头在单向载荷作用下的连接性能进行了试验研究.试验结果表明Z-pins的加入能够改善2-D编织陶瓷基复合材料搭接接头的连接件能,反映在载荷-位移曲线的后半段,载荷变化出现了波动不大的起伏区域.产生此区域的原因为Z-pins从搭接接头拔出的过程中,与复合材料形成桥联,消耗了部分本该作用在开裂尖端的能量.利用有限元的方法模拟了有、无Z-pins,Z-pins在不同直径和间距下搭接接头的失效过程,并与试验结果相比较,吻合较好.     

二维/三维玄武岩搭接织物增强复合材料接合性能研究

研究了二维和三维玄武岩搭接织物增强复合材料接合处的性能。这种搭接复合材料是在三维正交织机上,通过改变织造方法和工艺,设计织造了单面阶梯状和双面阶梯状的三维玄武岩织物。设计了两种搭接方式,将玄武岩二维织物搭接到三维织物的阶梯处,并选取四种搭接长度,经过组合分别用真空辅助树脂转移成型技术做成织物增强复合材料。对材料的拉伸和弯曲的力学性能进行了测试,结果表明,双面搭接方法都比单面搭接方法更为有效,对提高二维和三维玄武岩织物增强复合材料搭接接合处的拉伸和弯曲性能更为有益。     

复杂曲面宽行加工等参数线刀轨精确搭接方法

等参数线刀轨规划方法广泛应用在复杂曲面的加工中,然而,宽行加工中用传统方法计算刀轨行距不能保证准确性。为避免相邻刀轨之间出现欠切或行宽重叠过多,本文提出了一种行距的预测和调整算法。根据已有刀轨驱动线的位置预测后续刀轨驱动线的位置。构造了刀轨的有效搭接区间,选取能代表刀轨边界的几个特征刀位,通过调整刀轨驱动线的位置使其参数边界落在有效搭接区间内部。有效搭接区间为确定刀轨行距提供了依据,而特征刀位的先取大大减小了刀轨驱动线调整时的计算量。计算实例表明,本文提出的算法可以实现相邻刀轨的精确搭接。     

基于BP网络的飞机典型部件疲劳寿命仿真研究

论述了一种基于BP网络的典型搭接件螺栓孔接触部位可靠性疲劳寿命的仿真方法。以接触对模拟搭接件螺栓孔连接。同时考虑材料性能、几何参数和载荷的随机性，建立有限元模型。并采用中心组合法计算各工况下离散应变分布值。而后用响应表面法拟合接触部位应变幅分布。然后再建立应变-寿命分布模型，用遗传算法优化的三层BP神经网络模拟随机化的Manson-Conffin公式。得出相应可靠度下的疲劳寿命。用该方法对某型飞机结构典型搭接件螺栓孔接触部位进行了疲劳寿命可靠性仿真，仿真结果与试验结果吻合较好。     

复合材料胶接搭接接头应力分析方法研究

胶接是复合材料结构主要连接方法之一,对胶接接头进行应力分析是保证复合材料安全性、耐久性的关键。在初步设计阶段,一般采用解析方法对胶接接头进行应力分析及参数研究。针对复合材料双搭接和单搭接胶接接头,在Tsai等人的理论分析方法（TOM方法）基础上,提出了一种改进的搭接接头剪应力分析方法,该方法考虑了被胶接件的剪切变形,认为被胶接件只有在靠近胶层的半个厚度上产生剪切变形,剪应力沿该半厚度呈线性分布。算例分析结果表明：本文方法比现有的分析方法更接近于有限元模拟结果,可用于估算复合材料胶接接头剪应力分布。     

泡沫夹层结构操纵面胶接增强工艺研究

采用SEM研究分析胶膜与泡沫芯的胶接机理,借鉴国内外的增强工艺,提出简化的泡沫夹层结构操纵面胶接增强工艺,通过模拟计算及生产试验分析,确定相应工艺参数.     

从双层到多层带有微结构的硅硅直接键合技术研究

通过理论分析和实验验证对多层带有微结构的硅硅直接键合技术进行了研究.采用的硅片表面活化处理方法是亲水湿法,采用的键合工艺流程是先将硅片在键合机中进行预键合,再使用退火炉进行高温退火.其中预键合参数对多层键合成功与否起到决定性的作用,为节约实验时间,针对3个主要预键合参数（温度、压力、时间）的选取进行了详细的正交实验分析.使用项目组自制的硅硅键合分析软件对键合片的红外图像进行处理分析,计算键合率.采用实验得到的最佳预键合工艺参数,多层键合的键合率达到了86.6527%.      

降低陶瓷与陶瓷或金属连接温度的技术

为降低陶瓷与陶瓷或金属的连接温度，目前采用的连接方法有过渡液相扩散连接、兰固态连接、机械连接、粘接、铟封和陶瓷表面低温改性后低温钎焊等。本文从上述连接方法的原理设计、连接材料设计与制备、接头性能及各自的优缺点等方面综述了陶瓷与陶瓷或金属低温连接研究的现状。     

复合材料胶接技术及其在某型飞机垂尾翼盒上的应用

从复合材料胶接技术特点出发,阐述了胶接工艺过程中的要点,并针对具有蜂窝夹层、多墙式结构的某型飞机,其垂尾翼盒胶接工艺的实施过程,详细阐述了胶接工艺方案,以及胶接性能的控制和检测方法。     

Ti和Ti／Ni／Ti连接钨与铜及其合金的界面结合机制与接头强度

采用热 力学模拟试验机Gleeble1500D作加热设备,用Ti片和Ti箔 Ni片 Ti箔复合中间层扩散连接钨与铜及铜合金CuCrZr。结果表明,当用Ti片连接钨与铜,连接温度下Ti与Cu反应但未转化成液相时,则反应层由具有一定脆性的多层化合物组成,接头强度偏低;当Ti片通过共晶反应转化成液相且大部分液相被挤出连接区时,接头强度显著提高,最高达220MPa。用Ti Ni Ti复合中间层连接钨与CuCrZr时,结合界面是通过Ti分别与Ni、W及Cu相互扩散并反应生成多层化合物和固溶体而形成的;与Ti片连接钨与铜的接头形成相似,连接过程中Ti箔未转化成液相时接头强度偏低,Ti箔转化成液相时接头强度明显提高。     

划痕法表征TD处理制备的VC涂层界面结合强度

 为了测定碳化钒(VC)涂层与基体之间的结合强度,分析涂层与基体的结合机制,采用热扩散(TD)处理在冷作模具钢Cr12MoV表面制备了VC涂层,通过扫描电镜(SEM)观察了其表面与界面形貌,利用能谱议(EDS)分析了结合界面的V、C元素的分布,用划痕法测定了涂层与基体的界面结合强度,并对涂层失效机理进行了分析.结果表明,经TD处理制备的VC涂层与基体结合界面为成分梯度界面,二者结合面为成分含量呈梯度变化的过渡层,V元素含量从表面到基体逐渐下降,而C元素含量逐渐上升;其结合界面处化学元素相互结合,形成冶金结合,测得涂层与基体的结合强度平均值为45.7 N;涂层失效形式为界面层的压裂,其结合强度主要与VC涂层残余压应力有关.     

用Ti/Cu/Ni中间层二次部分瞬间液相连接Si3N4陶瓷的研究

采用Ti/Cu/Ni中间层对Si3N4陶瓷进行二次PTLP连接,研究Ti箔厚度、连接工艺参数对Si3N4/Ti/C/Ni连接强度和界面结构的影响.结果表明Ti箔厚度对连接强度的影响是通过对反应层厚度的影响体现的;在本文试验条件下,改变二次连接工艺参数对Si3N4/Ti/Cu/Ni二次PTLP连接界面反应层厚度无明显影响,其对室温强度的影响是由于连接接头残余应力的变化所导致的;Si3N4/Ti/Cu/Ni二次PTLP连接界面微观结构为Si3N4/反应层/Cu-Ni固溶体层(少量的Cu-Ni-Ti)/Ni.     

用急冷Al基合金作中间层对Si3N4进行扩散焊连接的研究

本文研制了急冷及普通Al基中间层材料,并对其性能及其在对Si_3N_4陶瓷进行扩散焊时用作中间层进行了研究。结果表明:Al基中间层经急冷凝固处理后组织细小,成分均匀,硬度高,熔点低。接头的剪切强度试验结果表明:在同一扩散焊工艺条件下,急冷中间层接头的剪切强度明显高于普通中间层接头的剪切强度。其中急冷Al-Si-In-Ti-Zn-Mg中间层接头在扩散焊温度为475℃时(保温时间30min,压力为15MPa),强度最高(50MPa)。随着扩散焊温度的提高,接头剪切强度明显下降。断口分析表明:接头均断在界面附近。界面附近的富In相是接头强度的薄弱环节。随着扩散焊温度的提高,富In相尺寸增大,接头强度下降。急冷Al基中间层扩散焊连接Si_3N_4陶瓷的机制是:活性元素Ti向界面扩散富集并与Si_3N_4发生化学反应,生成界面相TiN,同时中间层中的Al也向界面富集并与Si_3N_4发生化学反应,生成AIN界面相。     

风扇进气道胶接蜂窝声衬样件声学性能实验研究

使用消声短舱是降低飞机噪声的重要方法。本文介绍的高速压气机实验台架消声短舱样件的声学实验在以往基础上进行改进 ,增加了消声终端 ,使用可工程应用的胶接铝蜂窝制作的进气道消声短舱原理样件 ,测量了各压气机工况下声衬的减噪量和总压损失。测量结果表明漏气增加了总压损失 ,某些声衬组合可明显增加减噪量     

进气道唇口胶接质量工艺控制

简述了某飞机进气道唇口胶接结构，并探讨了从内部胶接质量的控制、采用校验膜技术、改变蜂窝壁板胶接成型形式等方面入手加强质量监控的措施及方法。