树脂基复合材料连接技术研究现状及在桥梁工程中的应用和发展第1页,先进树脂

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树脂基复合材料连接技术研究现状及在桥梁工程中的应用和发展

2010年3月

树脂基复合材料连接技术研究现状及在桥梁工程中的应用和发展

马　毓

1,2

,赵启林,江克斌

11

402551)

(11解放军理工大学工程兵工程学院,江苏南京210007;2177126部队,重庆

摘要:为促进树脂基复合材料连接技术的发展及其在桥梁工程中的应用,本文从连接接头形式、接头制作工艺、接头传力特点和承载力影响因素等多个方面归纳总结了树脂基复合材料连接技术的研究成果,分析了其在桥梁工程中的应用现状及特点,认为连接技术是制约树脂基复合材料结构在桥梁工程中应用的瓶颈问题之一。根据树脂基复合材料结构的特点,借鉴航空工业中广泛应用的复合材料耳片接头、多向承插接头及复合材料桁架结构整体成型工艺等研究成果,提出了解决桥梁工程中复合材料结构连接问题的技术方案。

关键词:桥梁工程;复合材料;连接技术;接头

中图分类号:TB332;TU27917+2　　文献标识码:A　　文章编号:1003-0999(2010)02-0078-05

　　树脂基复合材料因其轻质高强、良好的抗疲劳、抗腐蚀性能以及材料性能可设计等优点,广泛应用于各个领域

[1,2]

结构不同的纤维走向、,甚至于不同,11111　胶连接的接头形式

型,尽量不用或少用连接,、,越高。复合材料连接技术要考虑接头形式、承载能力、疲劳寿命和制造工艺等一系列问题,是复合材料应用研究的一个难点。

现代复合材料最早应用于航空航天领域,因此连接技术的发展最早也是基于航空航天结构的需要,而后再向其它各领域扩展。据文献报道,飞行器复合材料结构有70%以上的破坏是发生在连接部位,连接技术对复合材料结构整体性能有重要影响

[2]

胶连接是用胶黏剂将构件粘接成不可拆卸的整体,接头类型可分为搭接、斜接和对接3类,见图1。胶连接抗剪能力较强,但抗剥离能力较差,设计中接头处应以受剪为主,尽量避免承受弯矩等引起的剥离力,对不可避免的剥离作用,可在局部采用铆钉或螺栓加强。

。

本文介绍了复合材料连接技术的研究现状,分析了其在桥梁工程中的应用和发展,并针对相关问题提出了建议。

1　复合材料连接技术

树脂基复合材料连接技术主要可分为胶连接和机械连接两类。胶连接和机械连接组合使用为混合连接,混合连接主要由胶层承受荷载,增加机械连接是从破损安全角度考虑,一般分担荷载很小,只有在胶层破坏时才发挥作用。某些复合材料结构中使用了专用连接接头,如航天器桁架结构的多向连接接头、飞机结构中的耳片承力接头、复合材料自行车车架上的合金钢接头等,这些接头尽管使用了与主体

图1　胶连接接头基本类型

Fig11　Basictypesofbondingjoint

胶接接头必须进行表面处理以增加胶黏剂与材料表面的粘接力,处理工艺一般为机械打磨和有机溶剂清洗。试验证明,胶接时表面纤维方向最好与荷载方向一致,避免与荷载方向垂直,以免发生层间剥离破坏;另外,涂胶量也会影响胶接效果,涂胶不足引起局部缺胶,但是随着胶层增厚,胶层内部缺陷及温度和固化引起的内应力影响也增大,从而造成强度损失。实际使用中为获得性能平衡,胶层厚度

收稿日期:2009204217

基金项目:国家自然科学基金资助项目(50608069)

作者简介:马毓(19812),男,博士,主要从事树脂基复合材料结构应用方面的研究。

FRP/CM　2010.No.2

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