碳纖維復(fù)合材料的機(jī)械連接

　　碳纖維復(fù)合材料(Material)的連接方式方法主要有三種，機(jī)械連接、膠接和混合連接。碳纖維復(fù)合材料在之前還有一種說(shuō)法是，碳纖維制品與同等質(zhì)量的金屬材料相比，碳纖維的強(qiáng)度等于金屬?gòu)?qiáng)度的12陪。其中，混合連接法除了用于增強(qiáng)弱膠連接區(qū)域或者是消除從膠接端引發(fā)的I型剝離外很少使用。膠接連接的話可以劃分為普通膠接和焊合。普通膠接使膠層形成一個(gè)獨(dú)立的相，而焊接是以基體聚合物材料(Material)形成連接界面。機(jī)械連接的想必大家都有所了解(Find out)，它是最原始的加工方法之一。本文就來(lái)講講碳纖維復(fù)合材料(Material)的機(jī)械連接。

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  　　應(yīng)力方面，在碳纖維復(fù)合材料(Material)中引入開(kāi)孔會(huì)導(dǎo)致(cause)空邊的應(yīng)力集中，因此需要在部件鉆孔的機(jī)械連接會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力的集中。碳纖維制品就是指以碳纖維預(yù)浸布為原材料，通過(guò)不同的加工方法，加工成為能夠滿足使用要求的材料制品。碳纖維復(fù)合材料此前世界上碳纖維技術(shù)發(fā)達(dá)的國(guó)家（美國(guó)、德國(guó)、日本、韓國(guó)），對(duì)于向中國(guó)輸出碳纖維產(chǎn)品和技術(shù)，保持著極其謹(jǐn)慎的態(tài)度。即使在目前，我國(guó)碳纖維以及碳纖維制品的進(jìn)口，還受到發(fā)達(dá)國(guó)家的嚴(yán)格控制。碳纖維手機(jī)殼外柔內(nèi)剛”，質(zhì)量比金屬鋁輕，但強(qiáng)度卻高于鋼鐵，并且具有耐腐蝕、高模量的特性，在國(guó)防軍工和民用方面都是重要材料。它不僅具有碳材料的固有本征特性，又兼?zhèn)浼徔椑w維的柔軟可加工性，是新一代增強(qiáng)纖維。碳纖維手機(jī)殼是一種含碳量在95%以上的高強(qiáng)度、高模量纖維的新型纖維材料。它是由片狀石墨微晶等有機(jī)纖維沿纖維軸向方向堆砌而成，經(jīng)碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料?？茖W(xué)家Timoshcnko和Goodier通過(guò)(tōng guò)研究給出了幾個(gè)方程式(equation)，來(lái)說(shuō)明拉伸作用下孔周?chē)膽?yīng)力分布。得出的結(jié)論有：1、碳纖維正軸方向的應(yīng)力集中系數(shù)遠(yuǎn)比各向同性高；2、正交各向異性材料的應(yīng)力比各向同性材料應(yīng)力大，而且更加復(fù)雜。連接設(shè)計(jì)方面，復(fù)合材料的連接設(shè)計(jì)可以分為四部分，幾何連接、緊固件布置、應(yīng)力分析(Analyse)以及失效分析。幾何連接最經(jīng)典的方式方法是單搭接和雙塔接剪切連接；緊固件布置對(duì)于連接件的載荷傳遞至關(guān)重要；應(yīng)力分析存在著緊固件的預(yù)緊力、鋪層順序以及自由邊效等三維影像；失效分析用來(lái)預(yù)測(cè)失效載荷及失效模式(pattern)。   　　機(jī)械連接的有非常多優(yōu)點(diǎn)，包括(bāo kuò)不需要進(jìn)行表面處理(chǔ lǐ)、不受熱循環(huán)及高濕度環(huán)境的負(fù)面影響(influence)、容易檢測(cè)、可以拆卸。機(jī)械加工包括鉆孔、適當(dāng)裝配工藝以及嚴(yán)格的公差設(shè)定。這些會(huì)提高碳纖維的加工成本。而碳纖維的脆性大，所以加工的時(shí)候要格外注意(attention)。 123456