中新網(wǎng)四川新聞6月7日電 (記者 賀劭清)記者7日從四川大學(xué)獲悉，近年來，四川大學(xué)積極響應(yīng)“科教興國”戰(zhàn)略，全面落實(shí)科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力的思想，堅持教育為本，鼓勵和支持學(xué)生進(jìn)行科研探究。來自四川大學(xué)空天科學(xué)與工程學(xué)院的飛機(jī)CFRP構(gòu)件無損鉚接學(xué)生團(tuán)隊研發(fā)出三種無損鉚接方法，為中國航空復(fù)合材料結(jié)構(gòu)高水平應(yīng)用提供了基礎(chǔ)技術(shù)支撐。
碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(CFRP)廣泛應(yīng)用已成為新型飛機(jī)制造發(fā)展大勢，但中國先進(jìn)飛機(jī)復(fù)合材料應(yīng)用技術(shù)水平和應(yīng)用量均遠(yuǎn)低于國際先進(jìn)水平，亟待提高。在新型飛機(jī)制造工藝中，飛機(jī)復(fù)合材料連接構(gòu)件作為飛機(jī)的關(guān)節(jié)而大量存在，但復(fù)合材料連接效率低、易損傷，是限制復(fù)合材料高水平應(yīng)用的主要瓶頸問題之一。
當(dāng)前，螺接是飛機(jī)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)最主要的連接方法，但單個螺栓成本高、輕量化效果不佳，加之單架飛機(jī)用量大，往往造成飛機(jī)復(fù)合材料連接成本高、增重明顯。有研究表明：相比于螺接，鉚接可靠性高，而成本不到螺接十分之一甚至更低，裝配工藝更簡便、輕量化效果更明顯，其在飛機(jī)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)制造和修復(fù)中具有潛在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。但在鉚接過程中，CFRP極易發(fā)生損傷，而其鉚接損傷機(jī)理是什么、如何無損鉚接、用什么實(shí)現(xiàn)無損鉚接等問題均尚未得到有效解答，嚴(yán)重限制了飛機(jī)復(fù)合材料高可靠、低成本裝配連接實(shí)現(xiàn)。
該團(tuán)隊成員從復(fù)合材料鉚接損傷機(jī)理出發(fā)，運(yùn)用中國傳統(tǒng)榫卯結(jié)構(gòu)，針對飛機(jī)不同連接部位研發(fā)了三種無損鉚接方法，解決了中國先進(jìn)飛機(jī)復(fù)合材料應(yīng)用技術(shù)關(guān)節(jié)之痛。
“我們針對飛機(jī) CFRP常規(guī)開敞結(jié)構(gòu)、低開敞結(jié)構(gòu)以及低開敞大傳載結(jié)構(gòu)，研發(fā)了墊圈鐓頭一體化無損鉚接、凹槽襯套抽芯無損鉚接、螺鉚耦合干涉連接等三種連接方法，提高了連接強(qiáng)度約87%、抗剪切拉伸能力33%、連接疲勞壽命1000%，而使其連接重量減輕27%、連接成本降低90%，成功在實(shí)現(xiàn)無損鉚接的基礎(chǔ)上減輕了結(jié)構(gòu)重量，降低了應(yīng)用成本。”團(tuán)隊成員向記者展示了使用傳統(tǒng)螺接和三種無損鉚接方法后的復(fù)合材料板。與該團(tuán)隊研發(fā)的三種技術(shù)相比，傳統(tǒng)螺接方法給復(fù)合材料板造成的損傷肉眼可見，而使用另外三種鉚接方法的復(fù)合材料板卻幾乎看不到有損傷。
項目負(fù)責(zé)人趙樂天介紹，為解決復(fù)合材料無損連接的難題，項目成員在四川大學(xué)空天科學(xué)與工程學(xué)院左楊杰老師的指導(dǎo)下艱苦攻關(guān)，從中國傳統(tǒng)榫卯結(jié)構(gòu)上取得關(guān)鍵性突破，最終實(shí)現(xiàn)了預(yù)定目標(biāo)，大大推進(jìn)了中國新型飛機(jī)的研發(fā)進(jìn)度。
目前，該項目團(tuán)隊已取得了可喜的成果。成員錄用中文核心期刊2篇，投稿 EI期刊1篇、SCI期刊1篇，其第一作者、第二作者均是本項目組同學(xué)，同時申請發(fā)明專利《一種 CFRP構(gòu)件單側(cè)無損抽芯鉚接緊固件及方法》獲得受理公開，并與國內(nèi)兩家國家重點(diǎn)企業(yè)達(dá)成了戰(zhàn)略合作。
據(jù)了解，四川大學(xué)的這一項目將亮相第十八屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽，該項目依托四川大學(xué)空天科學(xué)與工程學(xué)院，以解決先進(jìn)飛機(jī)復(fù)合材料應(yīng)用技術(shù)難題為最終目標(biāo)。(完)
