專利名稱：一種復(fù)合材料夾芯板“t”型連接結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種復(fù)合材料夾芯板的連接構(gòu)造，尤其適用大型結(jié)構(gòu)中復(fù)合材料夾芯板與其它結(jié)構(gòu)之間的機(jī)械連接。
背景技術(shù)：
與一般工程材料相比，纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料強(qiáng)度和剛度各向異性、層間強(qiáng)度較低且延性較小，因而在連接部位的應(yīng)力或應(yīng)變集中區(qū)的載荷重新分配能力較弱。有資料表明，連接接頭質(zhì)量約占整個(gè)結(jié)構(gòu)質(zhì)量的20% -30%之多，復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的多數(shù)破壞 (60%-80%)也均發(fā)生在連接處。因此，連接問題是影響復(fù)合材料性能的關(guān)鍵技術(shù)之一， 解決復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的連接問題對(duì)減輕結(jié)構(gòu)質(zhì)量、改善結(jié)構(gòu)性能具有重要意義。目前復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)以其良好的拓?fù)鋬?yōu)化性在航空、航天、船舶工業(yè)中廣泛應(yīng)用，復(fù)合材料夾芯板與其它結(jié)構(gòu)的連接方式有膠接、機(jī)械連接和混合連接；接頭形式有對(duì)接、搭接、支撐連接等，一種典型的“T”型支撐連接承力件被設(shè)計(jì)用來連接船舶的密閉艙與船體，這種“T”型連接在保證結(jié)構(gòu)的完整性、密閉性，提供正交支撐連接方面表現(xiàn)出良好的優(yōu)勢(shì)，但其拓?fù)鋬?yōu)化性不高、抗彎性能存在不足，在承受彎矩時(shí)會(huì)發(fā)生傾斜開裂(Slanted disbond)等失效模式。傳統(tǒng)膠接復(fù)合材料“T”型接頭通常作為復(fù)合材料船舶的承力結(jié)構(gòu)廣泛使用，例如 船舶的防水密封艙。雖然膠接連接承剪能力很強(qiáng)，但抗剝離能力很差。膠接的復(fù)合材料“T” 型接頭在承受法向力和剝離力時(shí)，由于粘接劑承載能力弱，對(duì)于這兩種載荷承載能力不足， 極易出現(xiàn)脫膠及層壓板的分層，最終影響密閉性與承力特性，同時(shí)由于膠接損傷不易及時(shí)發(fā)現(xiàn)，因此容易出現(xiàn)較為突然的災(zāi)難性破壞，造成重大損失。由于可靠性高、便于重復(fù)拆裝等優(yōu)點(diǎn)，機(jī)械連接逐漸成為一種最常用的連接方式。 隨著復(fù)合材料越來越廣泛地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，復(fù)合材料的連接也有多種形式?，F(xiàn)階段，復(fù)合材料的機(jī)械連接主要可以分為鉚接和螺栓連接，在實(shí)際應(yīng)用中根據(jù)不同的載荷工況可以選擇不同的機(jī)械連接方式。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種抗彎性能好、空間利用率高的復(fù)合材料夾芯板“T”型連接結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的包括連接底板、蜂窩夾芯板和T型增強(qiáng)塊，蜂窩夾芯板帶有與T型增強(qiáng)塊的腹板上端形狀相同的凹槽，T型增強(qiáng)塊的腹板上端插在所述凹槽中， T型增強(qiáng)塊的翼椽與連接底板膠接，還包括兩個(gè)波形連接件，兩個(gè)波形連接件位于蜂窩夾芯板的兩側(cè)，波形連接件、T型增強(qiáng)塊以及蜂窩夾芯板之間螺栓緊固連接，波形連接件與連接底板之間由膠與螺釘混合連接。本發(fā)明還可以包括1、所述T型增強(qiáng)塊的腹板上端呈階梯形、下端雙面呈凹狀。2、所述T型連接件采用40%短玻璃纖維與環(huán)氧樹脂一次模壓成型。
3、波形連接件采用三維玻璃纖維編織體與環(huán)氧樹脂拉擠成型。4、連接底板采用玻璃纖維與環(huán)氧樹脂熱壓成型。本發(fā)明旨在針對(duì)傳統(tǒng)“T”型連接存在的一些不足，發(fā)明一種復(fù)合材料夾芯板與連接底板之間的“T”型連接形式與方法，應(yīng)用于正交結(jié)構(gòu)間的連接。本發(fā)明的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在首先，波形連接件支撐作為主承力構(gòu)件，兩個(gè)波形連接件之間形成較大的抗彎力矩，在同等條件下，相比傳統(tǒng)T型連接抗彎剛度提高1倍以上，以兩個(gè)波形連接件為主承力件還具有傳載路徑明確、計(jì)算簡單的優(yōu)勢(shì)；其次，兩個(gè)波形板之間形成較大的空間，給一些的管線鋪設(shè)以及后續(xù)維護(hù)帶來便利；再次，夾芯板與T型增強(qiáng)塊之間采用階梯形連接，可有效緩解接頭處應(yīng)力集中，提高結(jié)構(gòu)效率。最后，采用夾芯板的采用在不降低結(jié)構(gòu)性能的同時(shí)大大減輕了結(jié)構(gòu)質(zhì)量。而螺栓螺釘與膠接的混合連接又大大增強(qiáng)了接頭的連接性能，承載能力增強(qiáng)。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的裝配結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明作更詳細(xì)的描述結(jié)合圖1和2，本發(fā)明主要包括連接底板7、蜂窩夾芯板1和T型增強(qiáng)塊8，蜂窩夾芯板帶有與T型增強(qiáng)塊的腹板上端形狀相同的凹槽，T型增強(qiáng)塊的腹板上端插在所述凹槽中，T型增強(qiáng)塊的翼椽與連接底板膠接，還包括兩個(gè)波形連接件5，兩個(gè)波形連接件位于蜂窩夾芯板的兩側(cè)，波形連接件、T型增強(qiáng)塊以及蜂窩夾芯板之間通過由螺栓、墊圈和螺母2、 3、4組成的螺栓連接結(jié)構(gòu)緊固連接，波形連接件與連接底板之間由膠與螺釘6混合連接。所述T型增強(qiáng)塊的腹板上端呈階梯形、下端雙面呈凹狀。本發(fā)明的制作過程為剪裁好的蜂窩復(fù)合材料與蒙皮粘接組成蜂窩夾芯板1，而后將蜂窩夾芯板ι與用40%短玻璃纖維與環(huán)氧樹脂一次模壓成型的T型增強(qiáng)塊8膠接，再使用螺栓、墊圈、螺母2、3、4連接波形連接件5，將蜂窩夾芯板1和T型增強(qiáng)塊連接，其中波形連接件5為三維玻璃纖維編織體與環(huán)氧樹脂拉擠成型。最后將已連接好波形連接件5) T 型增強(qiáng)塊8與底板7膠接，再使用螺釘6將波形連接件5再次固定，底板7為玻璃纖維與環(huán)氧樹脂熱壓成型。蜂窩夾芯板與T型增強(qiáng)塊的腹板上端階梯形對(duì)接，依靠雙面蒙皮實(shí)現(xiàn)膠接，T型增強(qiáng)塊下端雙面凹狀，呈“杯”狀，T型增強(qiáng)塊翼椽與連接底板膠接。在連接處兩側(cè)設(shè)置兩個(gè)波形連接件，波形連接件作為主承力件、T型增強(qiáng)塊輔助承力件，波形連接件、T型增強(qiáng)塊、蒙皮之間螺栓緊固連接，波形連接件與底板連接件膠-螺釘混合連接。通過螺栓與螺釘連接的T型接頭，承受法向載荷能力增強(qiáng)，不會(huì)出現(xiàn)剝離及分層情況，螺栓與螺釘可以承受較高法向載荷，耐沖擊抗疲勞，同時(shí)由于采用了膠接，可以彌補(bǔ)純機(jī)械連接的不足，增加抗剪切能力。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合材料夾芯板“T”型連接結(jié)構(gòu)，包括連接底板、蜂窩夾芯板和T型增強(qiáng)塊，其特征是蜂窩夾芯板帶有與T型增強(qiáng)塊的腹板上端形狀相同的凹槽，T型增強(qiáng)塊的腹板上端插在所述凹槽中，T型增強(qiáng)塊的翼椽與連接底板膠接，還包括兩個(gè)波形連接件，兩個(gè)波形連接件位于蜂窩夾芯板的兩側(cè)，波形連接件、T型增強(qiáng)塊以及蜂窩夾芯板之間螺栓緊固連接， 波形連接件與連接底板之間由膠與螺釘混合連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合材料夾芯板“T”型連接結(jié)構(gòu)，其特征是所述T型增強(qiáng)塊的腹板上端呈階梯形、下端雙面呈凹狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種復(fù)合材料夾芯板“T”型連接結(jié)構(gòu)，其特征是所述T 型連接件采用40%短玻璃纖維與環(huán)氧樹脂一次模壓成型。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種復(fù)合材料夾芯板“T”型連接結(jié)構(gòu)，其特征是波形連接件采用三維玻璃纖維編織體與環(huán)氧樹脂拉擠成型。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種復(fù)合材料夾芯板“T”型連接結(jié)構(gòu)，其特征是波形連接件采用三維玻璃纖維編織體與環(huán)氧樹脂拉擠成型。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種復(fù)合材料夾芯板“T”型連接結(jié)構(gòu)，其特征是連接底板采用玻璃纖維與環(huán)氧樹脂熱壓成型。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種復(fù)合材料夾芯板“T”型連接結(jié)構(gòu)，其特征是連接底板采用玻璃纖維與環(huán)氧樹脂熱壓成型。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種復(fù)合材料夾芯板“T”型連接結(jié)構(gòu)，其特征是連接底板采用玻璃纖維與環(huán)氧樹脂熱壓成型。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種復(fù)合材料夾芯板“T”型連接結(jié)構(gòu)，其特征是連接底板采用玻璃纖維與環(huán)氧樹脂熱壓成型。
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種復(fù)合材料夾芯板“T”型連接結(jié)構(gòu)。包括連接底板、蜂窩夾芯板和T型增強(qiáng)塊，蜂窩夾芯板帶有與T型增強(qiáng)塊的腹板上端形狀相同的凹槽，T型增強(qiáng)塊的腹板上端插在所述凹槽中，T型增強(qiáng)塊的翼椽與連接底板膠接，還包括兩個(gè)波形連接件，兩個(gè)波形連接件位于蜂窩夾芯板的兩側(cè)，波形連接件、T型增強(qiáng)塊以及蜂窩夾芯板之間螺栓緊固連接，波形連接件與連接底板之間由膠與螺釘混合連接。本發(fā)明具有抗彎剛度高；兩個(gè)波形板之間形成較大的空間，給一些的管線鋪設(shè)以及后續(xù)維護(hù)帶來便利；可有效緩解接頭處應(yīng)力集中，提高結(jié)構(gòu)效率；承載能力增強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。適用大型結(jié)構(gòu)中復(fù)合材料夾芯板與其它結(jié)構(gòu)之間的機(jī)械連接。
文檔編號(hào)F16B5/00GK102230489SQ20111009057
公開日2011年11月2日 申請(qǐng)日期2011年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月12日
發(fā)明者周松, 王振清, 章繼峰 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)