摘要：复合材料(如碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP))和金属材料(如钢、铝合金、钛合金等)混合结构有效实现轻量化,并保证结构强度,其应用在飞机、汽车、船舶中迅速增加。先进的基于塑性变形连接的CFRP-金属混合接头重量轻、强度高、适用于复杂多样环境,具有广泛的应用前景。本文综述了不同CFRP和金属连接技术应用范围、接头强度等方面的研究成果。指出了高性能、轻量化、高可靠性的CFRP-金属混合接头进一步研究发展所要解决的问题。

摘要：碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)在航空、汽车、舰船、海洋等工业中用量迅速增加。同时,如铝合金等金属材料在这些工业中仍然广泛应用。因此,CFRP和金属材料之间的连接技术是航空、汽车等此类工业中所面临迫切需要解决和发展的关键问题之一。本文综述了CFRP和金属连接技术的一些研究成果。总结了胶接连接、螺栓连接、焊接、金属插入连接以及基于塑性变形连接(如自穿孔铆接、热铆接、无铆链接、摩擦焊接等)技术的实现和连接材料类型。

摘要：碳纤维增强树脂基复合材料(Carbon fiber reinforced polymer composite,CFRP)拉索具有轻质高强特性和优异的耐腐蚀疲劳性能,可替代钢拉索应用于桥梁结构中以应对桥梁更大跨度、更恶劣服役环境的需求。然而,CFRP拉索较差的抗低速冲击性能导致其在服役期间面临车辆、落石等撞击的威胁。为全面了解CFRP的抗冲击性能,促进CFRP拉索在工程结构中的应用,本文对CFRP及其拉索的基础动态力学性能、冲击响应及损伤失效研究现状进行了总结。现有研究表明:CFRP具有应变率敏感性,但CFRP的应变率效应尚不明确,需建立包含全应变率范围的力学性能数据库;CFRP层合板抗冲击性能研究较为全面,然而截面形式差异、较大的长细比、轴向应力耦合等因素导致CFRP层合板的研究结论不能完全适用于CFRP拉索;现有研究停留在冲击能量、锚固长度及温度对小吨位CFRP拉索抗冲击性能的影响,缺乏对大吨位CFRP拉索抗冲击性能及损伤失效机制的研究;CFRP拉索在车辆撞击下破断时的峰值索力远低于其轴向拉伸破断力,应对拉索进行严格的防撞设计。

摘要：碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)具有优越的物理和力学性能,已在航空制造工业中得到大量应用。在主承力结构中,CFRP与金属材料的连接通常为机械连接。然而,CFRP的各向异性严重影响了其制孔质量。由于CFRP和金属具有截然不同的材料属性,CFRP/金属叠层结构制孔技术成为飞机装配过程中的一大难题。本文首先阐述了CFRP及其叠层结构在切削过程中的切屑形成机制、钻削力和钻削热的研究现状;其次,剖析了钻削过程中典型加工损伤,如毛刺与撕裂、分层缺陷及孔壁表面损伤的产生原因和影响因素;然后,介绍了CFRP制孔刀具材料和几何结构的优化设计研究进展,并综述了螺旋铣孔、变工艺参数钻削、"以磨代钻"和振动辅助制孔等多种CFRP及其叠层结构加工新技术及钻削过程的仿真研究。最后,借鉴钎焊工具和超声振动技术的独特优势,提出了磨粒有序排布钎焊金刚石工具的超声振动加工构想,以达到CFRP及其叠层结构的精密高效制孔加工这一目的。

摘要：通过试验研究了预紧力、齿长和载荷水平对碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）预紧力单齿接头（PTSTC）静态和疲劳性能的影响。试验结果表明：CFRP PTSTC的疲劳极限承载力可以达到静态极限承载力的80%~85%,与螺栓等传统连接方式相比,其疲劳性能具有一定优势;预紧力可以显著改善CFRP单齿接头的静态和疲劳性能;CFRP PTSTC的静态极限承载力随齿长增加而升高,但是在相同载荷水平下增加齿长不一定可以延长接头的疲劳寿命,尤其是在低载荷水平下齿长增加反而会缩短疲劳寿命;在加载初期,PTSTC的疲劳裂纹快速萌生,之后扩展缓慢,在接近破坏前的几次循环中又骤然增大,预紧力可以减缓疲劳损伤的累积速率;疲劳过程中PTSTC的刚度衰退不明显,在前95%疲劳寿命阶段仅下降1%~4%,预紧力也可以减缓刚度的衰退速率。所得研究成果可为复合材料接头抗疲劳设计提供参考依据。

摘要：为分析基体性质和纤维铺设方式对碳纤维树脂基复合材料(CFRP)压缩性能的影响,设计两种基体(耐高温环氧树脂基体和PA6基体)和两种碳纤维铺设方式[[45/0/-45/90]_(s)和[45/-45]_(2s)],共4类盒型碳纤维试件.采用轴向压缩实验,研究低应变速率下碳纤维复合材料的极限载荷、压缩量和刚度等力学性能.研究表明试件的失效形式主要由基体性质决定,损伤区域及裂纹方向主要由碳纤维铺设方式决定.利用X射线显微镜(XRM)对试件典型的损伤区域进行三维扫描,并对扫描图像进行重构与渲染,获得破坏区域的内部损伤细节.根据损伤扫描结果,得到材料内部的损伤类型及破坏程度.归纳所获得的损伤测试特征,分析不同类型试件压缩时的损伤规律与失效机理.

摘要：碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)二次加工能耗与质量的影响要素相比于传统材料加工更为复杂,导致现有相关经验公式难以适用。基于此,以CFRP二次加工的切削力分析为切入点,对考虑能耗和质量的CFRP加工工艺参数优化决策问题开展研究。首先分析纤维方向角对CFRP加工形式的影响,推导了切削力模型;然后建立了以切削三要素和纤维方向角为变量,以切削能耗和表面粗糙度为目标的多目标优化模型,并提出了多样化突变驱动的粒子群优化算法(DM-PSO)与层次分析法(AHP)集成的工艺参数优化决策方法;最后通过铣削试验设计验证了上述模型和方法的可行性和优越性。

摘要：采用右旋切削刃铣刀加工碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)时,纤维层受单向轴向力作用而易产生分层、毛刺等损伤,采用左右旋切削刃共存的多刃微齿铣刀对纤维层施加双向轴向力能有效抑制损伤,但如何保证每层纤维都受到左右旋切削刃的切削作用成为抑制损伤的关键。以多刃微齿铣刀为研究对象,通过设计不同的分屑槽螺旋角,获得左旋切削刃切削面积连续、重叠及未连续三种类型的铣刀。通过实验研究发现:切削面积连续时,CFRP加工表面有少量毛刺及翻边;切削面积重叠时,CFRP加工表面无毛刺及撕裂损伤,效果最好;切削面积未连续时,加工表面有大量毛刺和撕裂损伤;此外,表面粗糙度值会随着分屑槽螺旋角的增大而增大。

摘要：为了给碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)的设计和使用提供依据,针对碳纤维复合材料与金属间电偶腐蚀的问题,从碳纤维及碳纤维复合材料的结构与性能特点出发,阐述了碳纤维复合材料种类、金属材料种类、服役环境和结构件连接方式对碳纤维复合材料与金属之间电偶腐蚀的影响。其中,碳纤维复合材料与金属之间的铆接、螺栓连接和胶接可对电偶腐蚀产生不同的影响,而这方面的研究尚少,是今后研究的重要内容之一.

摘要：采用高速电火花穿孔加工方法对碳纤维增强树脂基复合材料进行了通孔加工实验。为了及时冷却待加工孔的进出口表面,并吹灭电弧,避免工件材料的燃烧,通过设计专用夹具,将压缩空气和去离子水经微量润滑喷头引入工件的上下表面。当加工直径2 mm、深度2.4 mm的通孔时,对比未喷雾冷却加工,可有效减小表面热影响区,提高加工精度和表面质量,加工效率提高约21.6%,且能有效抑制加工粉尘,为碳纤维增强树脂基复合材料提供了一种新的绿色加工方法。