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一種含棋盤格狀裂紋抑制區(qū)的高損傷容限型金屬連接結構的制作方法

文檔序號:12938567閱讀:463來源:國知局
一種含棋盤格狀裂紋抑制區(qū)的高損傷容限型金屬連接結構的制作方法與工藝

本實用新型屬于金屬損傷研究技術領域,尤其涉及一種含棋盤格狀裂紋抑制區(qū)的高損傷容限型金屬連接結構。



背景技術:

隨著飛機的復雜性和成本的迅速增加,基于經濟性考慮,對飛機的使用壽命要求越來越高。作為主承力結構中的金屬結構制件,其損傷容限特性對飛機安全起著關鍵性作用。基于超塑性成形/擴散連接組合工藝構造的金屬連接結構,由于具有很強的可設計性,如何設計DB界面的連接形式,以提高其結構的裂紋擴展壽命,改善其損傷容限特性成為研究的熱點問題。



技術實現(xiàn)要素:

本實用新型要解決的技術問題是:如何找到一種結構形式,能實現(xiàn)對裂紋的抑制作用,減緩裂紋的擴展;并且同比傳統(tǒng)單一制件,可實現(xiàn)靜強度相當?shù)那疤嵯?,減重5%以上、疲勞擴展壽命增益50%以上。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:一種含棋盤格狀裂紋抑制區(qū)的高損傷容限型金屬連接結構,其包括至少兩個金屬層板;

金屬層板上設有連接孔,在連接孔周圍設有裂紋抑制區(qū)及延展區(qū),裂紋抑制區(qū)為不同面積的矩形形狀且不規(guī)則分布于金屬層板表面,形成棋盤狀的延展區(qū);

金屬層板用連接件穿過連接孔進行連接,且相鄰的金屬層板的延展區(qū)不重疊。

進一步地,裂紋制區(qū)涂抹止焊劑。

進一步地,延展區(qū)不涂抹止焊劑。

進一步地,裂紋抑制區(qū)和延展區(qū)對稱設置于金屬層板的兩面。

本實用新型的含棋盤格狀裂紋抑制區(qū)的高損傷容限型金屬連接結構,同比傳統(tǒng)單一制件,可實現(xiàn)靜強度相當?shù)那疤嵯?,減重5%以上、疲勞擴展壽命增益100%以上,為金屬結構的損傷容限設計提供了備選方案。

附圖說明

此處的附圖被并入說明書中并構成本說明書的一部分,示出了符合本實用新型的實施例,并與說明書一起用于解釋本實用新型的原理。

圖1為本實用新型一實施例的含棋盤格狀裂紋抑制區(qū)的高損傷容限型金屬連接結構示意圖。

圖2為本實用新型一實施例的金屬層板平面示意圖。

附圖標記

10-金屬層板,11-連接孔,12-裂紋抑制區(qū),13-延展區(qū);

20-裂紋。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本實用新型作進一步說明。

為保證結構的使用安全,改善結構的損傷容限特性。本實用新型提供一種含棋盤格狀裂紋抑制區(qū)的高損傷容限型金屬連接結構,同比傳統(tǒng)單一制件,在實現(xiàn)靜強度相當?shù)那疤嵯?,減重5%以上、疲勞擴展壽命增益50%以上。

在超塑成形/擴散連接(SPF/DB)之前通過在多層金屬板的接觸界面之間涂覆止焊劑,以達到預置“裂紋抑制區(qū)”的目的。

具體的如圖1和圖2所示的實施例,其包含五個金屬層板10,五個金屬層板10通過螺栓緊固件穿過連接孔進行連接,其中三個金屬層板10如圖2 所示的方位設置,兩個金屬層板10如圖2所示的金屬層板旋轉一定角度后設置,且上述方位的金屬層板10之間間隔設置。由于在使用過程中金屬層板會產生裂紋20,裂紋20會影響多層金屬板連接結構的壽命及強度,因此在金屬層板10的連接孔11周圍涂抹一層的裂紋抑制區(qū)12,裂紋抑制區(qū)12涂抹止焊劑,裂紋抑制區(qū)12可以一定程度上起到抑制裂紋20拓展的目的,而裂紋抑制區(qū)12的形狀為不同面積大小的矩形,在本實施例附圖中,其平行設置,因此使得延展區(qū)13的形狀為棋盤狀,呈現(xiàn)不規(guī)則形狀。當兩塊相同的金屬層板 10一塊橫置、一塊豎置后,其延展區(qū)13不會重疊。當?shù)谝粔K金屬層板10使用產生裂紋20時,裂紋20首先會沿著金屬層板10的裂紋抑制區(qū)12開裂,當裂到金屬層板10的延展區(qū)13時,由于沒有設置止焊劑裂紋會加速裂開,但是第一塊金屬層板10的延展區(qū)13對應接觸的是第二塊金屬層版10的裂紋抑制區(qū)12,因此裂紋20會向下傳遞給第二塊金屬層板10的裂紋抑制區(qū)12,第二塊金屬層板10的裂紋抑制區(qū)12降低了裂紋20的開裂速度,且會沿著第二塊金屬層板10的裂紋抑制區(qū)12開裂,當裂到第二塊金屬層板10的延展區(qū) 13時,裂紋20又向下傳遞給第三塊金屬層板10的裂紋抑制區(qū)12,繼續(xù)降低開裂速度,依次類推,直至金屬層板10組成的多層金屬連接機構全部裂開。

需要說明的是,為了減緩裂紋裂開速度,可以將裂紋抑制區(qū)12和延展區(qū) 13對稱設置于金屬層板10的兩面。

本實用新型的含棋盤格狀裂紋抑制區(qū)的高損傷容限型金屬連接結構在應力集中易產生裂紋的區(qū)域,預置的裂紋抑制區(qū),當裂紋擴展到裂紋抑制區(qū)時,改變裂紋的擴展路徑,減緩裂紋擴展速率,實現(xiàn)對裂紋擴展的抑制作用。

以上所述,僅為本實用新型的最優(yōu)具體實施方式,但本實用新型的保護范圍并不局限于此,任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術范圍內,可輕易想到的變化或替換,都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。因此,本實用新型的保護范圍應以所述權利要求的保護范圍為準。

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