晁燦

【摘 要】復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)在飛機(jī)設(shè)計(jì)中十分常見，其連接設(shè)計(jì)是夾芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一大難點(diǎn)。本文通過參考大量相關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)文獻(xiàn)，總結(jié)目前常用的連接設(shè)計(jì)形式，介紹各類鑲嵌件形式的特點(diǎn)及使用形式。

【關(guān)鍵詞】復(fù)材夾芯；連接設(shè)計(jì)；鑲嵌件

復(fù)材夾芯結(jié)構(gòu)抗彎剛度高、隔音隔熱好、耐疲勞，可以在質(zhì)量最優(yōu)的情況下達(dá)到剛性結(jié)構(gòu)件的要求，因此廣泛應(yīng)用于飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中。

夾芯結(jié)構(gòu)通常是由比較薄的面板和比較厚的芯子固化膠接而成，常用的如蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)、泡沫夾芯結(jié)構(gòu)等。一般面板采用強(qiáng)度和剛度比較高的材料，而芯子支撐中間，使面板在承受應(yīng)力時(shí)能夠很好的保持彈性穩(wěn)定性。由于夾芯材料相對(duì)較軟，傳遞集中力的能力較差，但由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要，傳遞集中力是不可避免的。因此需要合理的進(jìn)行夾芯結(jié)構(gòu)連接設(shè)計(jì)，本文主要以蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)為例，結(jié)合實(shí)際設(shè)計(jì)制造經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)常用的連接設(shè)計(jì)形式。

1 連接設(shè)計(jì)原則

夾芯連接的基本原理就是對(duì)夾芯進(jìn)行加強(qiáng)，增強(qiáng)其承載性能，根據(jù)不同的傳力特點(diǎn)及實(shí)際需求確定不同的結(jié)構(gòu)形式。其基本原則主要包括：

1）結(jié)構(gòu)盡量簡單，方便裝配；

2）提高連接區(qū)面板擠壓強(qiáng)度，根據(jù)載荷大小適當(dāng)增加加強(qiáng)鋪層，以提高孔邊擠壓強(qiáng)度；

3）注意材料相容性；

4）要進(jìn)行局部強(qiáng)度計(jì)算確定連接件尺寸大小。

2 鑲嵌件形式

鑲嵌件在夾芯結(jié)構(gòu)連接中廣泛應(yīng)用，根據(jù)放置時(shí)間一般分為前置式和后置式兩種形式。前置式是鑲嵌件與夾芯結(jié)構(gòu)共固化，后置式則是在已制好的夾芯結(jié)構(gòu)上制孔，將鑲嵌件放入后用充填膠固定，目前一般采用前者。

2.1 充填混合物

2.2 局部鑲嵌墊塊

局部鑲嵌墊塊形式連接區(qū)剛度大，嵌墊塊可標(biāo)準(zhǔn)化，同時(shí)可根據(jù)載荷類型和大小選擇不同材料和規(guī)格的鑲嵌墊塊，達(dá)到減重效果。不同材料的鑲嵌塊特點(diǎn)如下：

1）高密度鋁箔、鈦箔或不銹鋼箔蜂窩夾芯，質(zhì)量小、剛度大但工藝復(fù)雜，成本高；

2）層壓板，成本低，強(qiáng)度、剛度大，但質(zhì)量大；

3）硬質(zhì)泡沫塑料，成本低質(zhì)量小，但剛度、強(qiáng)度均不高。

2.3 鑲嵌襯套

為提高擠壓強(qiáng)度及拉脫強(qiáng)度，可采用鑲嵌襯套形式。鑲嵌襯套可克服填充材料抗壓強(qiáng)度和剛度低的缺點(diǎn)，質(zhì)量很輕，具有很大優(yōu)勢。但是襯套高度與夾芯協(xié)調(diào)困難，同時(shí)襯套孔定位復(fù)雜，對(duì)制造工藝的水平要求較高。為了保證鑲嵌襯套與夾芯連接的穩(wěn)定性，一般在襯套周圍仍需增加填充膠處理，填充范圍可考局部鑲嵌墊塊尺寸。

2.4 鑲嵌螺母

鑲嵌螺母不僅具有較高的擠壓強(qiáng)度及拉脫強(qiáng)度，且具有自鎖功能。使用中其托板螺母的作用，固定可靠，使用方便。常用于夾芯結(jié)構(gòu)的鑲嵌螺母有通孔型和盲孔型兩種。

3 結(jié)論

本文通過參考大量常用的復(fù)材結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和分析資料手冊(cè)，總結(jié)了相關(guān)的夾芯結(jié)構(gòu)連接鑲嵌件形式設(shè)計(jì)，供夾芯結(jié)構(gòu)連接設(shè)計(jì)時(shí)使用。

【參考文獻(xiàn)】

[1]飛機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè).第9冊(cè)[M].航空工業(yè)出版社，2001，12.

[2]復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)[S].中國航空工業(yè)出版社，2001，11.

[3]復(fù)合材料設(shè)計(jì)手冊(cè)[S].航空工業(yè)出版社，1990.12.

[責(zé)任編輯：湯靜]