Механические соединения

Так как композиционные материалы обладают повышеной чувствительностью к концентраторам напряжения и низкой стойкостью к сосредоточенным нагрузкам, одной из основных задач при проектировании механического соединения элементов кострукиции из КМ, является проработка вопроса распределения нагрузки. Наиболее простым способом явлется увеличение количества крепежа с одновременным уменьшением его диаметра, т.е. целесообразно выбирать крепеж с минимально возможным диаметром, исходя из условий серийного производства.

Зависимость качества соединения от внутренней структуры материала выражется в следующем: наименьшей прочностью в зоне соединения обладают слои с ориентацией волокон 90°. Слои с ориентацией ±45° наилучшим образом воспринимают нагрузки, передаваемые механическим крепежом, однако изделие, содержащие 100% слоев ±45° в зоне крепежа не будет воспринимать нагрузки наилучшим образом, т.к. в таком случае произойдет общее разупрочнение материала. В таком случае необходимо иметь в материале, как минимум, 10-20 % слоев с ориентацией 0°.

Другая проблема, обусловленная особенностями строения материала, связана с тем, что в случае сверления отверстий под крепеж перерезается часть волокон в зоне отверстия, что приводит к ослаблению материала в этом месте. Соответственно, уменшение диаметра крепежа, при увеличении его количества, также работает в направлении уменьшения местной потери прочности, т.к при меньшем диаметре отверстий перерезается меньшее количество волокон.

Также способом обхода проблемы перерезания волокон в процессе сверления отверстий под крепеж, является внедрение крепежных элементов в полуотвержденную деталь, когда волокна как бы раздвигаются. Потери прочности за счет искривления волокон значительно ниже потерь от их перерезания.