复合材料维修用紧固件及紧固系统

复合材料由于其层剪强度低、抗冲击能力差、塑性差等原因,在制孔、连接、使用过程中,容易产生孔增大、分层、损伤等质量问题,对于这些缺陷的处理,需采用加大紧固件、衬套紧固件和带衬套的紧固系统,并保证相应的安装制孔要求,以满足飞机复合材料结构维修需要。     

世界先进航空紧固件进展

随着航空工业飞速发展,大量飞机同时开发,航空紧固件工业迎来了史无先例的新纪元.紧固件在飞机上广泛分布,在一架典型的双通道飞机(如A330/A340)的机身和机翼上,大约有40万件.     

复合材料与金属混合夹层的干涉连接技术研究

本文主要从干涉连接的增寿机理入手,论述了复合材料与金属混合夹层制孔与干涉安装,并对不同干涉量与不同接头形式的疲劳寿命、混合夹层结构干涉连接的钉载分布进行分析,得出合适的干涉量和安装方法,从而达到提高结构整体疲劳寿命的要求.     

干涉量对复合材料层合板疲劳寿命的影响

试验研究了干涉配合连接和间隙配合连接的复合材料板疲劳寿命的差异.验证了采用干涉配合连接的复合材料板的疲劳寿命远高于采用间隙配合连接的复合材料板的疲劳寿命,得出了不同的干涉量对复合材料板疲劳寿命的影响等,并得出其最佳干涉量为0.82%～0.98%.     

单面螺纹抽钉干涉配合复合材料连接件挤压强度研究

由于连接技术是复合材料连接结构设计中的关键环节,所以本文通过试验研究了干涉配合对复合材料单钉双剪连接件挤压强度的影响作用,并建立了能预测复合材料连接件挤压强度的三维有限元数值模型.该模型考虑了钉孔接触、渐进损伤以及大变形理论,并采用了Hashin失效判据以及Tan材料性能退化准则,研究了不同干涉量(0％,0.5％,3％)配合方式对连接强度和刚度的影响作用.结果表明适量的干涉能提高连接挤压强度,而3％的过量干涉配合降低了连接挤压强度,却有较高的挤压弦向刚度,与试验结果相比,吻合较好.     

螺纹滚压对1240MPa级高强钛合金高锁螺栓性能的影响

针对1240MPa级高强钛合金高锁螺栓进行螺纹滚压强化工艺试验研究,结果表明:冷滚压螺纹时,高强钛合金高锁螺栓的螺纹牙顶出现超过0.12mm的折叠,温滚螺纹则没有超标缺陷.1240MPa级高强钛合金高锁螺栓温滚螺纹后的平均抗拉强度比冷滚螺纹的平均抗拉强度低约0.5kN,但高于标准要求20％.冷滚压的螺纹各部位显微硬度稍高于温滚压后的螺纹各部位的显微硬度,冷滚和温滚均使材料得到硬化,适用于高强钛合金高锁螺栓的螺纹滚压工艺为温滚螺纹.     

TC4紧固件性能的试验研究

验证了航空飞行器结构中以滚压MJ螺纹的TC4螺栓替代常规M螺纹的30CrMnSiA螺栓的可行性。试验证明30CrMnSiA螺栓的拉伸性能略高于TC4螺栓,而TC4螺栓的拉伸疲劳性能优于30CrMnSiA螺栓。对破坏试件进行断口分析,确定螺栓断裂属于疲劳破坏。分析了螺栓制造工艺,发现TC4螺栓滚压工艺产生的残余应力和MJ的螺纹形状是影响螺栓疲劳性能的主要因素。     

大长径比钛合金螺栓制造及测试

航空钛合金紧固件具有较高的精度要求,需完备的技术基础以支撑,因而其制造难度高于民用合金钢紧固件,其中大长径比钛合金螺栓更为明显。对于大长径比钛合金螺栓,在制造过程中存在严重的加工变形,需要解决热镦锻成形、热处理变形控制、整体型面加工及尺寸协调、高频疲劳测试等方面的难题。本文通过有效的热镦锻设备加工能力开发解决镦锻成形问题,热处理工装开发研究、科学的加工余量设计等途径解决了大长径比钛合金螺栓加工变形难题,通过优化的测试方法实现了大长径比钛合金螺栓有效性能测试。     

复合材料结构用紧固件及机械连接技术

先进树脂基复合材料具有的较多优点使其在先进飞机上的使用量越来越大,但是由于材料本身结构特性的原因,使得复合材料结构在连接、装配、使用中易产生一系列问题,针对复合材料的特点及连接和使用中存在的问题,系统地阐述了复合材料结构使用的紧固件用的材料、各种结构用先进紧固件类型以及连接中需解决的具体技术问题。     

抽钉用拉拔CP钛的组织演变研究

研究了拉拔态CP(Commercially Pure)钛不同加热温度下的组织演变,确定了再结晶温度。结果表明:在保温20min的条件下,当加热温度为550~600℃时内部组织发生回复;加热温度为600℃时开始出现再结晶组织;达到650℃时发生完全再结晶,晶粒呈等轴状,大小为2~5μm,抗拉强度为525MPa。研究了保温时间对内部组织的影响,当不进行保温时,在650℃温度下不能使材料发生完全再结晶;当保温时间为20min时,材料发生完全再结晶且组织状态良好;在650℃下保温时间达到1h,材料组织粗大。冷却方式对显微硬度的影响较小,对晶粒度有一定影响,当加热温度为600~650℃时,水冷方式晶粒细小,当加热温度小于600℃或大于700℃,冷却方式对晶粒度影响较小。