碳/碳复合材料预制体缝合机针设计及性能分析

摘要

针对70 mm厚碳/碳复合材料缝合预制体超长机针强度不足且易失稳的问题,通过建立机针缝合预制件的力学模型以及推导数学模型,求解机针工作时所受应力,利用反推法计算机针稳定工作所需半径;根据机针所用碳纤维缝合线的拉伸强度及折弯半径,对机针针孔弯曲半径进行求解,根据所得结果建立机针三维模型;因机针在工作过程中除针柄与针身部分都被约束,通过ANSYS软件对改进约束后的缝合机针进行静力学分析;最后对机针及针孔弯曲半径进行了实验验证,最终结果表明:所设计的复合材料机针其强度与刚度、工作安全系数满足设计要求;验证了设计方法的可行性与正确性,提高了机针设计效率,为复合材料预制体缝合机针的设计提供依据。