專利名稱：高強度復合材料波形齒夾具錨的制作方法
專利說明
一、技術領域本實用新型屬于復合材料夾具和錨具技術領域。
二背景技術：
高強度復合材料，如碳纖維增強塑料、高分子聚合物纖維增強塑料、玻璃纖維增強塑料等，具有自重輕、承載力大、抗疲勞、耐腐蝕等特性，廣泛應用于航天航空、飛機制造、體育娛樂用品、船舶、汽車、建筑等領域。但因其抗剪性能較差，不便于連接和錨固；例如，用碳纖維加固補強工程結構時，由于粘結劑為塑料膠，在較高應力作用下或較高溫度作用下易發(fā)生較大剪切變形，使加固補強效果大為下降。此外，國外正在研究和試驗的在碳纖維復合材料絞線上涂覆軟質合金，以改善復合材料在夾持和錨固時的抗剪性能和保護復合材料絞線，但是這種涂覆軟質合金以改善抗剪性能的技術非常復雜、夾持和錨固效果也不理想，并且成本高，不便于在工程結構中普遍推廣。
三
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種高強度復合材料波形齒夾具錨，其結構合理、成本低廉、制造工藝簡單，如采用簡便的手工工藝，就可以制作承拉力達400噸以上的大噸位高強度復合材料拉索構件；并能簡便地對已有的工程結構進行加固補強，以提高其承載能力、延長結構的使用壽命，等等。從而擴大高強度復合材料的工程應用范圍，為工程的結構輕型化、承載能力的重型化、性能的優(yōu)良化〔如抗疲勞、耐腐蝕、使用壽命長等〕奠定了基礎。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的一種高強度復合材料波形齒夾具錨，主要由上波形齒板、加勁波形板、下波形齒板、壓緊及鎖定裝置等組成，上、下波形齒板及加勁波形板的凸緣〔或凹緣〕波形線是相互吻合的，上、下波形齒板兩者之間〔指的是無加勁波形板的夾具錨〕或上波形齒板、加勁波形板、下波形齒板三者之間可以無縫隙地緊密地結合在一起成為夾持和錨固高強度復合材料的基礎，并在上、下波形齒板及加勁波形板上對應的位置設置作為安裝壓緊及鎖定裝置的螺栓孔，以便起連接作用的螺桿穿過。上、下波形齒板及加勁波形板的材質為鋼材、合金、陶瓷、剛化塑料等。將高強度復合材料片材〔如碳纖維增強塑料、高分子聚合物纖維增強塑料、玻璃纖維增強塑料等〕粘貼于上、下波形齒板之間；當復合材料片材的層數(shù)較多、厚度較大時，為了防止復合材料片材之間發(fā)生較大的剪切變形而夾持不牢時，在上、下波形齒板之間增設一道或多道加勁波形板，將多層較厚的復合材料片材分層并分別粘貼于上波形齒板、加勁波形板、下波形齒板之間。壓緊及鎖定裝置由4～10根螺栓和螺母及彈簧墊圈等組成，待復合材料片材粘貼后，將螺桿穿過預留螺栓孔，擰緊帶彈簧墊圈的螺母，對上、下波形齒板施加一定壓力并鎖定，使上波形齒板、加勁波形板、下波形齒板以及它們之間粘貼并夾持的復合材料片材互相擠壓、緊密結合地形成一個整體結構，實現(xiàn)對復合材料片材的夾持和錨固。
本實用新型的工作原理是利用復合材料片材與上、下波形齒板及加勁波形板之間的粘結力和摩擦力，將復合材料可靠地夾持并錨固于上、下波形齒板及加勁波形板之間；上、下波形齒板為凸緣〔或凹緣〕結構，有增大摩擦力和增加粘結面積的作用；壓緊及鎖定裝置使上波形齒板、加勁波形板、下波形齒板以及它們之間所粘貼并夾持的復合材料片材之間互相擠壓，進一步增大摩擦力和提高粘結力，使復合材料片材的夾持和錨固效果更可靠。由于本夾具錨是依靠粘結力和摩擦力工作的，對抗剪性能較差的復合材料沒有集中的剪切力作用，因此復合材料不會被夾斷。
再將已形成一個整體結構的夾具錨與相應的連接或固定裝置相配合〔例如焊接、嵌入、錨入工程結構物中等方式〕，對工程結構進行增強或對已有的結構進行加固補強。本夾具錨可以制成多種形狀以適應被增強或加固的工程結構外形，如直線型、曲線型、折線型等。若需要加固圓柱形的柱，本夾具錨可以做成圓弧形與之相適應；若對矩形截面柱加固，本夾具錨可以制造為折線型〔即四個角的形狀〕與之相適應。另外，本夾具錨的上波形齒板、加勁波形板、下波形齒板的剖面布置可以呈平行式、扇形式等；例如制造大噸位的吊索，上、下波形齒板及加勁波形板可以呈扇形布置，以使復合材料吊索結構更緊湊、更合理。
本實用新型采用上述技術方案，其結構合理，工作可靠性高；制造工藝簡單，成本低廉，經(jīng)濟性好；形狀多樣化，適應性好；操作簡單，適用性好；等等。本實用新型的功能多樣，應用范圍廣，既可以作為復合材料片材的夾具和錨具，又可以用作復合材料片材的連接器；還可以制造大噸位的高強度復合材料拉力構件，如吊索、拉索、預應力筋等；也可以作為工程結構〔如鋼結構、木結結、混凝土結構等〕如梁、板、柱等的承受拉應力的部位的增強材料使用，還可以為已有的工程結構〔如橋梁、房屋、船舶等〕作加固補強之用。
四

圖1本實用新型的上、下波形齒板立體示意圖；圖2實施例碳纖維復合材料波形齒夾具錨平面圖和I-I剖面圖；圖3本實用新型的幾種常見形式結構示意圖；1上波形齒板、2下波形齒板、3加勁波形板、4復合材料片材、5螺栓孔、6吊扣預留孔。
五具體實施方式
下面結合實施例，進一步說明本實用新型。
如圖2所示，用四塊長200mm、寬100mm、厚25mm的鋼板各制作成兩塊上波形齒板1和兩塊下波形齒板2，制得兩個夾具錨〔由互相吻合的上波形齒板1和下波形齒板2各一塊組成〕。由于試驗用的碳纖維布片材較薄、層數(shù)較少〔為2×0.111mm〕，不設置加勁波形板3。并在每個夾具錨的上波形齒板1和下波形齒板2上按圖2所示位置預留了四個高強螺栓孔5和兩個吊扣預留孔6。然后用手工工藝，先將兩層寬50mm、厚0.111mm的碳纖維布組成的碳纖維增強塑料片材的兩頭用環(huán)氧樹脂粘貼于兩個夾具錨的上波形齒板1與下波形齒板2之間；然后分別用四根直徑為16mm的高強螺栓穿過上、下波形齒板的螺栓預留孔5并擰緊帶預應力彈簧墊圈的的螺母，從而實施對上、下波形齒板施加一定壓力并鎖定，使上、下波形齒板以及它們之間粘貼并夾持的碳纖維增強塑料片材互相擠壓、緊密地結合在一起形成整體結構。將上述已制作好的結構構件放置24小時后，用吊扣穿過吊扣預留孔6，并用鋼絲繩將其一端的夾具錨懸掛起來，另一端的夾具錨懸掛一個用于放置重物的木筐子，然后往木筐里加重物做拉力試驗。碳纖維拉斷后，將錨具拆開檢查并清洗，再重復以上試驗。經(jīng)多次試驗表明，碳纖維的設計最大拉應力為2650Mpa，試驗值均在3200Mpa以上，最高可達3976Mpa，這說明本夾具錨的夾持和錨固是十分可靠的。
權利要求1.一種高強度復合材料波形齒夾具錨，主要由壓緊及鎖定裝置組成，其特征在于還有上波形齒板〔1〕、下波形齒板〔2〕及加勁波形板〔3〕，并在上、下波形齒板及加勁波形板上對應地設置螺栓孔〔5〕，將高強度復合材料片材〔4〕粘貼于上波形齒板〔1〕、加勁波形板〔3〕、下波形齒板〔2〕之間后，用壓緊及鎖定裝置的螺栓穿過上、下波形齒板及加勁波形板的螺栓孔〔5〕并擰緊螺母；當復合材料片材〔4〕層數(shù)較少或厚度較小時，不設置加勁波形板〔3〕。
2.按照權利要求1所述的高強度復合材料波形齒夾具錨，其特征在于上波形齒板〔1〕和下波形齒板〔2〕及加勁波形板〔3〕或上波形齒板〔1〕和下波形齒板〔2〕的凸緣或凹緣，制成互相緊密吻合并無縫隙緊密配合的波形狀。
3.按照權利要求1所述的高強度復合材料波形齒夾具錨，其特征在于上波形齒板〔1〕、下波形齒板〔2〕、加勁波形板〔3〕的材質為鋼材或合金或陶瓷或剛化塑料。
專利摘要一種高強度復合材料波形齒夾具錨，屬于復合材料夾具和錨具技術領域，主要由上、下波形齒板、加勁波形板和壓緊及鎖定裝置等組成。其結構合理，工作可靠性高；制造工藝簡單，成本低廉；形狀多樣化，操作簡單。本實用新型的功能多樣，應用范圍廣，既可以作為復合材料片材的夾具和錨具，又可以用作復合材料片材的連接器；還可以制造大噸位的高強度復合材料拉力構件，如吊索、拉索、預應力筋等；也可以作為工程結構〔如鋼結構、木結結、混凝土結構等〕如梁、板、柱等的承受拉應力的部位的增強材料使用，還可以為已有的工程結構〔如橋梁、房屋、船舶等〕作加固補強之用。
文檔編號E04C5/12GK2594357SQ0224458
公開日2003年12月24日 申請日期2002年10月29日 優(yōu)先權日2002年10月29日
發(fā)明者卓靜 申請人:卓靜