抗氧化碳/碳复合材料螺钉设计方法研究

针对C/C复合材料紧固件失效模式多、承载低且无设计标准的特点,本文对影响沉头螺钉承力的公称直径D、钉头高度H、钉头角度α、螺纹啮合深度h等4个设计变量进行分析,结合抗氧化C/C复合材料力学性能特点,提出抗氧化C/C复合材料螺钉的设计方法,分析涂层对螺钉承载的影响,给出设计变量与材料性能之间关系:H>D×σ_(t)/(4×ζ)、α>ctan(ζ/σ_(c))、h>3H(螺牙进行抗氧化涂层处理后可稍微减小h,但也需大于2H)。该设计方法消除螺纹拉脱、钉头拉脱/压溃等C/C复合材料螺钉的失效模式,大幅度提升螺钉承载能力。设计验证实验,通过实验考核螺钉结构形式及设计方法的正确性,验证抗氧化涂层工艺对螺钉承载的影响。