扭矩 or 环境温湿度，决定复材螺栓连接的安全？

轻量化趋势促使复合材料在更多连接场景中得到应用，然而，该材料对孔边载荷极为敏感，因此螺栓连接的校核工作不可直接套用金属材料的应力经验。

今日，江苏锦瑞小编为大家带来一项针对复合材料螺纹连接的系统性研究分享，该研究借助实验、应变成像技术及仿真分析，深入揭示了螺栓扭矩以及温湿度变化对复材螺纹连接受力路径与安全性的影响机制。

一、复合材料与螺栓连接

于螺栓连接体系里，力的传导主要存在两条路径：

承载（bearing）路径：力顺着螺栓直接作用于孔壁；

绕载（bypass）路径：力绕开孔，经板材截面进行传递。

在金属螺栓连接场景里，承载与绕载的差异并不显著，这是由于金属具备可塑性，可自行缓解孔边应力。但复合材料却截然不同：孔壁承受压力主要依靠树脂，净截面承受拉力主要仰仗纤维，二者承载能力差距极大。

所以，螺栓扭矩、温度以及湿度等外部因素，一旦改变了孔边的受力状况，就会重新调整承载与绕载的比例，进而对连接安全产生直接影响。

二、方案设计

为全面且深入地探究螺栓扭矩以及温湿度对复材螺纹连接受力路径与安全性的影响，英国布里斯托大学的研究团队精心搭建了一个试验体系，该体系涵盖试件构型、环境状态、扭矩预紧、测试温度、应变场成像这五个维度：

试件主要划分为两类：