碳纖維復合材料的連接方式主要有三種,機械連接、膠接和混合連接。其中,混合連接法除了用于增強弱膠連接區(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接。普通膠接使膠層形成一個獨立的相,而焊接是以基體聚合物材料形成連接界面。機械連接的想必大家都有所了解,它是最原始的加工方法之一。本文就來講講碳纖維復合材料的機械連接。

(圖示:碳纖維管)
應力方面,在碳纖維復合材料中引入開孔會導致空邊的應力集中,因此需要在部件鉆孔的機械連接會導致應力的集中??茖W家Timoshcnko和Goodier通過研究給出了幾個方程式,來說明拉伸作用下孔周圍的應力分布。得出的結(jié)論有:1、碳纖維正軸方向的應力集中系數(shù)遠比各向同性高;2、正交各向異性材料的應力比各向同性材料應力大,而且更加復雜。連接設(shè)計方面,復合材料的連接設(shè)計可以分為四部分,幾何連接、緊固件布置、應力分析以及失效分析。幾何連接最經(jīng)典的方式是單搭接和雙塔接剪切連接;緊固件布置對于連接件的載荷傳遞至關(guān)重要;應力分析存在著緊固件的預緊力、鋪層順序以及自由邊效等三維影像;失效分析用來預測失效載荷及失效模式。
機械連接的有很多優(yōu)點,包括不需要進行表面處理、不受熱循環(huán)及高濕度環(huán)境的負面影響、容易檢測、可以拆卸。機械加工包括鉆孔、適當裝配工藝以及嚴格的公差設(shè)定。這些會提高碳纖維的加工成本。而碳纖維的脆性大,所以加工的時候要格外注意。