復(fù)合材料螺栓緊固件的設(shè)計(jì)及制備工藝研究.pdf

1、隨著制備技術(shù)的發(fā)展和成本的降低，碳纖維的用途越來(lái)越廣泛，航空航天工業(yè)對(duì)于高強(qiáng)度的復(fù)合材料螺紋緊固件有著強(qiáng)烈的需求。這種輕質(zhì)高強(qiáng)、耐腐蝕、抗疲勞的復(fù)合材料螺紋緊固件能應(yīng)用于許多行業(yè)，研究碳纖維復(fù)合材料螺栓的成型技術(shù)是非常有必要的。通過(guò)模壓成型工藝制備復(fù)合材料螺栓，除了能加強(qiáng)其力學(xué)性能，更能提高制品的光潔度和螺紋的尺寸精度，使其更加廣泛地應(yīng)用于各種結(jié)構(gòu)連接之中。
　　通過(guò)對(duì)TDE85環(huán)氧樹(shù)脂、SE300氰酸酯樹(shù)脂、WIN1126聚氨酯

2、樹(shù)脂三種樹(shù)脂體系進(jìn)行一系列測(cè)試，確定了模壓料的材料體系。接觸角測(cè)試的結(jié)果表明，三種樹(shù)脂體系都能與T700、T800、T1000碳纖維良好地浸潤(rùn)。樹(shù)脂粘度的測(cè)試結(jié)果顯示SE300氰酸酯樹(shù)脂體系在100℃時(shí)的粘度僅為5mPa·s，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其余二者，這表明三種樹(shù)脂體系中SE300氰酸酯樹(shù)脂體系在模壓時(shí)的流動(dòng)性會(huì)最好，有著更好的充模能力。熱重-差熱分析表明，SE300樹(shù)脂體系的Tg和Td較其余兩種樹(shù)脂更高，分別為296℃、326℃，故其上限工作

3、溫度最高。對(duì)澆鑄體力學(xué)性能的測(cè)試表明，SE300氰酸酯樹(shù)脂體系的拉伸模量最高，TDE85環(huán)氧樹(shù)脂體系彎曲模量最高。綜合考慮樹(shù)脂體系的浸潤(rùn)能力、耐熱性、力學(xué)性能和工藝性，最終優(yōu)選出SE300氰酸酯樹(shù)脂體系作為模壓料的樹(shù)脂基體。
　　使用ANSYS軟件，建立了合理的復(fù)合材料螺紋緊固件有限元模型，并對(duì)其進(jìn)行了拉伸、剪切及扭轉(zhuǎn)等工況下的仿真分析，給出了應(yīng)力、應(yīng)變及位移分布規(guī)律，各項(xiàng)仿真結(jié)果均滿足應(yīng)變?cè)O(shè)計(jì)要求。
　　以AutoCAD為

4、平臺(tái)設(shè)計(jì)了具有一個(gè)垂直分型面和一個(gè)水平分型面的CFRP螺栓壓模。對(duì)纏繞線型進(jìn)行了設(shè)計(jì)，采用螺旋纏繞的方法制備了碳纖維/氰酸酯樹(shù)脂模壓料，纏繞角為45°。通過(guò)模壓成型制得了力學(xué)性能良好的CFRP螺栓，其中成型溫度為220℃，保壓壓力為200MPa。所得制品螺桿與螺牙纖維含量分別為55％、35%。對(duì)其進(jìn)行了力學(xué)性能測(cè)試，螺栓的拉伸強(qiáng)度達(dá)到了330.55MPa，但試件的破壞形式均為螺紋拉脫破壞，說(shuō)明成型的螺紋強(qiáng)度還有提高的空間；螺栓的剪切強(qiáng)度