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摘 要：紧固件间距是影响复合材料连接强度的重要因素之一，该文就紧固件间距对双剪试验件破坏载荷的影响进行了试验研究，给出了同样铺层的碳纤维复合材料在不同紧固件间距情况下的连接破坏载荷。
关键词：复合材料 连接 坚固件间距 试验
中图分类号：V214.8 文献标识码；A 文章编号：1674-098X（2014）08（a）-0023-01
复合材料是20世纪60年代崛起的一大类新型材料，其强度高、刚度大、质量轻、并具有抗疲劳、减振、耐高温、可设计等一系列优点，一经问世就显示了强大的生命力。目前先进复合材料在航空航天、能源、交通、建筑、生物、医疗等领域中获得了广泛的应用。
先进复合材料与金属材料相比具有比强度和比模量高、性能可设计和易于整体成形等许多优异特性，将其用于飞机结构上，可比常规的金属结构减重25%～30%。因此，航空航天及各种领域的结构设计中越来越多的采用复合材料结构，特别在民用航空领域，波音787飞机的复合材料用量已达50%，最新研制的空客A350飞机复合材料用量将超过50%。
由于复合材料成型工艺技术水平的限制和复合材料构件不可避免要与金属零部件相连接，在复合材料结构上仍存在大量的连接问题，且由于复合材料的特殊性，其连接分析很大程度上依赖试验研究。而螺栓紧固件间距是影响复合材料连接强度的重要因素之一，该文给出了同种铺层碳纤维复合材料在不同紧固件间距情况下的连接破坏载荷，可以为复合材料连接强度分析及故障处理提供依据。
1 试验类型和试验条件
试件为由预浸料CYCOM X850-35-12KIM+-190制成的层板结构，铺层信息见表1。
紧固件选用HST12-6钛合金高锁螺栓，连接形式为双剪搭接单排双列的试验件紧固件间距分别为4D，5D，6D；连接形式为双剪搭接双排双列的试验件紧固件间距分别为4D，5D，每种试验件各5件。
试验设备为INSTRON8803试验机，在标准试验室环境下进行（温度23±3℃；湿度50±10%RH）。
2 试验结果与分析
按照试验标准进行试验，记录4%变形载荷及破坏载荷，如表2所示。
由表2可看出。
（1）对于双剪搭接单排双列连接件，随着间距增加，连接件极限承载能力降低。间距为24 mm连接件的极限承载能力比间距为20 mm连接件的极限承载能力低0.8%，而间距为29 mm连接件的极限承载能力比间距为24 mm连接件的极限承载能力低2%。对于双剪搭接双排双列连接件，间距为24 mm连接件的极限承载能力比间距为20 mm连接件的极限承载能力低1.5%。间距为24 mm的单剪搭接单排双列连接件的极限承载能力是同间距双剪搭接单排双列连接件极限承载能力的60.6%。
（2）对于双剪搭接单排双列连接件，随着间距增加，间距为24 mm连接件的4%变形载荷比间距为20 mm连接件的4%变形载荷高3.3%，而间距为29 mm连接件的4%变形载荷比间距为24 mm连接件的4%变形载荷低5.5%。对于双剪搭接双排双列連接件，间距为24 mm连接件的4%变形载荷比间距为20 mm连接件的4%变形载荷低2.4%。间距为24 mm的单剪搭接单排双列连接件的4%变形载荷是同间距双剪搭接单排双列连接件4%变形载荷的31.6%。
3 结语
对于双剪搭接单排双列和双剪搭接双排双列连接件，连接形式和紧固件形式一致，仅紧固件间距不同的情况下，随着紧固件间距的增大，最终破坏载荷逐渐减小。
以上数据仅得出了部分连接情况下紧固件间距对连接强度的影响，后续将开展更多的此方面研究，得到更多的数据，用以进行紧固件连接方面的研究。
参考文献
[1] 汪海，谢鸣九.复合材料层压板钛螺栓连接强度试验研究，第九届全国复合材料学术会议论文集[M].北京：世界图书出版公司，1996.
[2] 贾普荣，矫桂琼，潘文革，等.碳纤维复合材料钉孔挤压强度试验研究，第九届全国复合材料学术会议论文集[M].北京：世界图书出版公司，1996.
关键词：复合材料 连接 坚固件间距 试验
中图分类号：V214.8 文献标识码；A 文章编号：1674-098X（2014）08（a）-0023-01
复合材料是20世纪60年代崛起的一大类新型材料，其强度高、刚度大、质量轻、并具有抗疲劳、减振、耐高温、可设计等一系列优点，一经问世就显示了强大的生命力。目前先进复合材料在航空航天、能源、交通、建筑、生物、医疗等领域中获得了广泛的应用。
先进复合材料与金属材料相比具有比强度和比模量高、性能可设计和易于整体成形等许多优异特性，将其用于飞机结构上，可比常规的金属结构减重25%～30%。因此，航空航天及各种领域的结构设计中越来越多的采用复合材料结构，特别在民用航空领域，波音787飞机的复合材料用量已达50%，最新研制的空客A350飞机复合材料用量将超过50%。
由于复合材料成型工艺技术水平的限制和复合材料构件不可避免要与金属零部件相连接，在复合材料结构上仍存在大量的连接问题，且由于复合材料的特殊性，其连接分析很大程度上依赖试验研究。而螺栓紧固件间距是影响复合材料连接强度的重要因素之一，该文给出了同种铺层碳纤维复合材料在不同紧固件间距情况下的连接破坏载荷，可以为复合材料连接强度分析及故障处理提供依据。
1 试验类型和试验条件
试件为由预浸料CYCOM X850-35-12KIM+-190制成的层板结构，铺层信息见表1。
紧固件选用HST12-6钛合金高锁螺栓，连接形式为双剪搭接单排双列的试验件紧固件间距分别为4D，5D，6D；连接形式为双剪搭接双排双列的试验件紧固件间距分别为4D，5D，每种试验件各5件。
试验设备为INSTRON8803试验机，在标准试验室环境下进行（温度23±3℃；湿度50±10%RH）。
2 试验结果与分析
按照试验标准进行试验，记录4%变形载荷及破坏载荷，如表2所示。
由表2可看出。
（1）对于双剪搭接单排双列连接件，随着间距增加，连接件极限承载能力降低。间距为24 mm连接件的极限承载能力比间距为20 mm连接件的极限承载能力低0.8%，而间距为29 mm连接件的极限承载能力比间距为24 mm连接件的极限承载能力低2%。对于双剪搭接双排双列连接件，间距为24 mm连接件的极限承载能力比间距为20 mm连接件的极限承载能力低1.5%。间距为24 mm的单剪搭接单排双列连接件的极限承载能力是同间距双剪搭接单排双列连接件极限承载能力的60.6%。
（2）对于双剪搭接单排双列连接件，随着间距增加，间距为24 mm连接件的4%变形载荷比间距为20 mm连接件的4%变形载荷高3.3%，而间距为29 mm连接件的4%变形载荷比间距为24 mm连接件的4%变形载荷低5.5%。对于双剪搭接双排双列連接件，间距为24 mm连接件的4%变形载荷比间距为20 mm连接件的4%变形载荷低2.4%。间距为24 mm的单剪搭接单排双列连接件的4%变形载荷是同间距双剪搭接单排双列连接件4%变形载荷的31.6%。
3 结语
对于双剪搭接单排双列和双剪搭接双排双列连接件，连接形式和紧固件形式一致，仅紧固件间距不同的情况下，随着紧固件间距的增大，最终破坏载荷逐渐减小。
以上数据仅得出了部分连接情况下紧固件间距对连接强度的影响，后续将开展更多的此方面研究，得到更多的数据，用以进行紧固件连接方面的研究。
参考文献
[1] 汪海，谢鸣九.复合材料层压板钛螺栓连接强度试验研究，第九届全国复合材料学术会议论文集[M].北京：世界图书出版公司，1996.
[2] 贾普荣，矫桂琼，潘文革，等.碳纤维复合材料钉孔挤压强度试验研究，第九届全国复合材料学术会议论文集[M].北京：世界图书出版公司，1996.