復合材料螺栓緊固件的設計及制備工藝研究.pdf

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

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

3、溫度最高。對澆鑄體力學性能的測試表明，SE300氰酸酯樹脂體系的拉伸模量最高，TDE85環(huán)氧樹脂體系彎曲模量最高。綜合考慮樹脂體系的浸潤能力、耐熱性、力學性能和工藝性，最終優(yōu)選出SE300氰酸酯樹脂體系作為模壓料的樹脂基體。
　　使用ANSYS軟件，建立了合理的復合材料螺紋緊固件有限元模型，并對其進行了拉伸、剪切及扭轉(zhuǎn)等工況下的仿真分析，給出了應力、應變及位移分布規(guī)律，各項仿真結果均滿足應變設計要求。
　　以AutoCAD為

4、平臺設計了具有一個垂直分型面和一個水平分型面的CFRP螺栓壓模。對纏繞線型進行了設計，采用螺旋纏繞的方法制備了碳纖維/氰酸酯樹脂模壓料，纏繞角為45°。通過模壓成型制得了力學性能良好的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%。對其進行了力學性能測試，螺栓的拉伸強度達到了330.55MPa，但試件的破壞形式均為螺紋拉脫破壞，說明成型的螺紋強度還有提高的空間；螺栓的剪切強度