平流层飞艇碳纤维复合材料刚性骨架的管件连接方法研究

复合材料科学与工程 ›› 2020, Vol. 0 ›› Issue (6): 89-94.

平流层飞艇碳纤维复合材料刚性骨架的管件连接方法研究

肖畅, 陈永霖, 李帅, 付功义^*

上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院,上海200240

收稿日期:2019-09-24 出版日期:2020-06-28 发布日期:2020-06-28
通讯作者: 付功义(1957-),男,博士,教授,主要从事钢结构及平流层飞艇方面的研究,gyfu@sjtu.edu.cn。
作者简介:肖畅(1994-),男,硕士研究生,主要从事碳纤维复合材料力学性能方面的研究。

A CONNECTION METHOD OF CFRP PIPES FOR RIGID STRUCTURE OF A STRATOSPHERIC AIRSHIP

XIAO Chang, CHEN Yong-lin, LI Shuai, FU Gong-yi^*

School of Naval Architecture, Ocean and Civil Engineering, Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200240, China

Received:2019-09-24 Online:2020-06-28 Published:2020-06-28

摘要/Abstract

摘要： 碳纤维复合材料凭借优良的力学性能在浮空器领域具有很好的应用前景。根据某平流层飞艇项目的工程需求,本文对飞艇刚性骨架的碳纤维管件结构件连接问题开展了初步研究。基于对目前碳纤维复合材料管件连接方法现状的调查,对法兰接头连接、卡槽接头连接和榫卯接头连接三种简易连接方法进行了轴向拉伸试验研究及适用性分析。在此基础上,提出了一种使用螺纹套管接头的连接方法,并通过试验和有限元软件模拟,验证了该方法可以满足飞艇工程设计的抗拉能力指标要求和作为平流层飞艇刚性结构件的构造要求,并具有安装/拆装便捷等优点,解决了平流层飞艇项目的工程需求。

关键词: 碳纤维复合材料, 管件连接, 抗拉强度, 装配, 有限元

Abstract: With excellent mechanical properties, Carbon Fiber Reinforced Plastic (CFRP) has been widely used in the field of aerostats. According to the engineering requirements of a stratospheric airship project, this paper conducts a preliminary research on the connection problem of CFRP pipes for rigid structure of an airship. In view of the existing problems about connection methods of CFRP pipes, three simple connection methods-flange joints, slotted joints and tenon-mortise joints, were tested and analyzed under axial tension. Based on the results, a new connection method with threaded casing joints was proposed. The advantages of this method were verified by experiment and finite element analysis. As the rigid structural members of a stratospheric airship, it can fulfill the requirements of the tensile properties and the structural requirements. Meanwhile, it has the advantages of easy installation and disassembly. As a result, it solves the engineering requirements of the stratospheric airship project.

Key words: carbon fiber reinforced plastic, pipe connection, tensile strength, assembly, finite element

中图分类号:

TB332

肖畅, 陈永霖, 李帅, 付功义. 平流层飞艇碳纤维复合材料刚性骨架的管件连接方法研究[J]. 复合材料科学与工程, 2020, 0(6): 89-94.

XIAO Chang, CHEN Yong-lin, LI Shuai, FU Gong-yi. A CONNECTION METHOD OF CFRP PIPES FOR RIGID STRUCTURE OF A STRATOSPHERIC AIRSHIP[J]. Composites Science and Engineering, 2020, 0(6): 89-94.

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