【48812】北京理工大学李营课题组：热塑性复合材料焊接力学性能研讨新进展

　　在最近的几十年里,热塑性复合材料(TPCs)在飞机结构上的使用渐渐的变广,与金属比较,(TPCs)具有优胜的强度和刚度-分量比,而且制作工艺具有本钱效益。除了这些长处外,TPCs还能够焊接。这是因为热塑性树脂的固有特性,即加热时可熔化,冷却后仍坚持原有的机械性能。一方面,焊接工艺可依据加热机理进行分类,即冲突焊、热焊和电磁焊。另一方面,依据焊接面积,焊接工艺一般可分为接连焊和点焊两类。众所周知的感应焊和电阻焊是典型的接连焊接技能。它们现在使用于航空航天工业,用于热塑性复合材料部件的衔接,作为机械紧固接头的复合材料友爱替代品。与胶粘剂粘合接头相似,热塑性复合材料结构中的接连焊缝不需要在附着物上钻孔,并防止由点载荷引进而引起的应力会集。

　　热塑性复合材料焊接有潜力明显提高商用飞机出产的可持续性。与曾经的金属和热固性复合材料组件比较,更自动化、可焊接热塑性结构有可能将制作周期缩短 80%,分量削减 50%。自动化和模仿的渐渐的提高,焊接也渐渐的变遍及。可是焊接后的力学性能影响着复合材料焊接的开展和使用,为处理以上问题,北京理工大学方岱宁院士研讨团队,北京理工大学李营和赵天副教授课题组经过平面内和平面外载荷下的螺栓衔接和焊接接头进行静态强度、刚度和损害进行了元件等级的比较。

　　最终实验依据成果得出:双层剪切(DLS)实验,点焊接头的承载才能与机械紧固接头适当,点焊接头的均匀刚度比机械紧固接头高88%。点焊接头的层内损坏是点焊接头的首要损坏方式,首要体现为层内撕裂和纤维基体脱粘。拉力(PT)实验,点焊接头的承载才能低于机械紧固接头,在剥离载荷下,点焊接头的均匀刚度略高于机械紧固接头,约为113.5%。点焊接头的损坏机制是层内损坏为主,外表未呈现进一步的损害区域,也未呈现穿透厚度的损害。比较之下,在机械紧固试样的粘附层内发现了分层。

　　图3 DLS(左)和PT(右)实验中性载荷-位移曲线 DLS实验后焊接接头的失效