中新網(wǎng)四川新聞6月7日電 (記者 賀劭清)記者7日從四川大學獲悉，近年來，四川大學積極響應“科教興國”戰(zhàn)略，全面落實科學技術(shù)是第一生產(chǎn)力的思想，堅持教育為本，鼓勵和支持學生進行科研探究。來自四川大學空天科學與工程學院的飛機CFRP構(gòu)件無損鉚接學生團隊研發(fā)出三種無損鉚接方法，為中國航空復合材料結(jié)構(gòu)高水平應用提供了基礎(chǔ)技術(shù)支撐。
碳纖維增強復合材料(CFRP)廣泛應用已成為新型飛機制造發(fā)展大勢，但中國先進飛機復合材料應用技術(shù)水平和應用量均遠低于國際先進水平，亟待提高。在新型飛機制造工藝中，飛機復合材料連接構(gòu)件作為飛機的關(guān)節(jié)而大量存在，但復合材料連接效率低、易損傷，是限制復合材料高水平應用的主要瓶頸問題之一。
當前，螺接是飛機復合材料結(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，加之單架飛機用量大，往往造成飛機復合材料連接成本高、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，其在飛機復合材料結(jié)構(gòu)制造和修復中具有潛在技術(shù)和經(jīng)濟優(yōu)勢。但在鉚接過程中，CFRP極易發(fā)生損傷，而其鉚接損傷機理是什么、如何無損鉚接、用什么實現(xiàn)無損鉚接等問題均尚未得到有效解答，嚴重限制了飛機復合材料高可靠、低成本裝配連接實現(xiàn)。
該團隊成員從復合材料鉚接損傷機理出發(fā)，運用中國傳統(tǒng)榫卯結(jié)構(gòu)，針對飛機不同連接部位研發(fā)了三種無損鉚接方法，解決了中國先進飛機復合材料應用技術(shù)關(guān)節(jié)之痛。
“我們針對飛機 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%，成功在實現(xiàn)無損鉚接的基礎(chǔ)上減輕了結(jié)構(gòu)重量，降低了應用成本。”團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合材料板。與該團隊研發(fā)的三種技術(shù)相比，傳統(tǒng)螺接方法給復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合材料板卻幾乎看不到有損傷。
項目負責人趙樂天介紹，為解決復合材料無損連接的難題，項目成員在四川大學空天科學與工程學院左楊杰老師的指導下艱苦攻關(guān)，從中國傳統(tǒng)榫卯結(jié)構(gòu)上取得關(guān)鍵性突破，最終實現(xiàn)了預定目標，大大推進了中國新型飛機的研發(fā)進度。
目前，該項目團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，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)兩家國家重點企業(yè)達成了戰(zhàn)略合作。
據(jù)了解，四川大學的這一項目將亮相第十八屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術(shù)科技作品競賽，該項目依托四川大學空天科學與工程學院，以解決先進飛機復合材料應用技術(shù)難題為最終目標。(完)
