CN103359276B - 保护加强板的方法和装置以及相应的复合面板 - Google Patents

Abstract

保护加强板的方法和装置以及相应的复合面板。本发明用于通过保护复合材料面板的加强板来降低加强的面板尺度上的损伤容限标准的影响，这通过具有吸收边缘冲击而不将冲击能量传递给被保护结构的构造的结构段实现。带有被保护平行加强板的每个复合面板具有多重前表面，其接近边缘并在外部层的两个侧面之间延伸、相对于中线平面对称。根据本发明，保护每个加强板的装置包括结构段，其相对于该中线平面对称地罩住加强板。该结构段包括所谓上部段、所谓下部段和中间段，上部段在边缘之上形成并构造成包封边缘之上的空间，下部段通过固定到这些侧面上的纵向壁框住侧面，中间段通过横向壁至少部分地支承在边缘上，以使冲击力向下部段的传递最小化。

Description

保护加强板的方法和装置以及相应的复合面板

技术领域

本发明涉及一种保护复合面板加强板的方法和适于实施该方法的装置。本发明还涉及一种复合材料面板，其包括加强板，该加强板由所述装置保护以防它们边缘上的冲击。

本发明的技术领域是保护复合材料结构的边缘，该结构由环氧树脂的叠加层组成，其由不同取向的纤维加强，特别是通过延伸形成加强板的自加强面板。

航空结构中将该类型的面板用在例如机翼或腹部横梁箱段。如果有洞和损伤的容限时，这些被高负荷压缩的面板通常尺寸设计成考虑到压缩的稳定性。

这种低损伤容限类型的面板在它们边缘上冲击的事件中，损伤容限将特别易恶化。的确，边缘上开放的它们的叠加碳化纤维层结构被该边缘上的冲击极大地削弱了。冲击的震动实际上引起层通过经受飞机之外的力而“脱节”(即分离)。

因此，本发明准确的技术领域是保护自加强面板的边缘。

背景技术

为了减轻这种脆性和损伤容限的这种不足，面板被刚性固定边缘盖结构保护。一种该类型的边缘盖是已知的，例如专利文献FR 2902689或FR 2869871。

这样的边缘盖效力有限，因为它们有U形的整体结构，该结构不允许很好地吸收冲击能量。该能量实际上被传递到该结构或面板上，该形状几乎没有真正的阻尼特性。该传递可能导致对面板和面板与其它部分的连接的损伤。

此外，这些边缘盖完全卡死在加强板上，不能被拆卸。为了移除它们，组件必须被破坏，这导致保护本身的破坏。因此，被保护的结构在被冲击后不易进行检查。

发明内容

本发明的目的是通过结构段保护加强板来降低损伤容差标准的影响，结构段具有吸收边缘冲击而不将冲击能量传递给被保护结构的构造。

更准确地说，本发明在于一种保护复合面板加强板的方法。该方法在于将结构段连接到每个被保护的加强板，加强板每个包括边缘和侧面。结构段具有所谓的上部段，上部段在离边缘一段距离处延伸，并构造成包封形式，以适于通过塑性变形吸收边缘上的冲击，框住侧面的所谓下部段和至少部分支撑在边缘上的中间段，其使得冲击力向下部段的传递最小化。此后，方法在于将框住侧面的下部段连接成可通过固定元件的拆开而拆卸，而不会造成结构段的变形。

在特定实施例中：

上部段、中间段和下部段相互连接，以形成厚度基本不变的连续结构段。

上部段侧向上具有小的总尺寸，优选地小于或等于侧面之间的距离。

本发明还在于一种带有平行加强板的复合面板的加强板的保护装置，每个加强板包括多重前表面，其接近边缘，并在外层的两个侧面之间延伸，相对于中间面对称。保护装置包括结构段，该结构段相对于该中间面对称，该中间面罩住加强板。该结构段包括所谓的上部段，所谓的下部段和中间段，所述上部段形成在边缘之上，并构造成包封边缘之上的空间，所述下部段以刚性固定到这些侧面上的纵向壁框住侧面，所述中间段通过横向壁至少部分地支撑在边缘上，从而使传递到下部段的冲击力最小化。

根据优选的特征：

上部段在截面上具有选自矩形、椭圆形、双凸角形和具有单立柱或双立柱的T形；

双凸角几何构造相对于中间面对称地以中间段的支撑产生过渡；

每个结构段的下部段的框架式下部壁通过夹紧装置刚性地固定到每个加强板的侧面上，特别是：

圆形板，其包括界面用于将其粘附在所述侧面上；固定界面由螺栓/螺母对形成，每个螺栓来自板，并且通过在该壁的边界上按规则间隔产生的槽口穿过下部段；

夹，其特别是通过肩部和凸起形成的槽夹在结构段的侧面上；

弹性夹子，其位于加强板的侧面上，结构段的材料和构造有利地使得能够通过结构段的侧壁上的弹性负荷保持；

每个结构段的下部段的框架式下部壁以侧向凸起为特点，特别是槽形纵向延伸，并用于支撑和连接粘合到每个加强板的侧壁上的元件，以将所述下部壁固定在一起；

结构段的下部段的框架式下部壁以至少一个槽口为特点，所述槽口填充有胶粘剂；结构段的材料选自铝基合金、钛基合金或环氧芳族聚酰胺复合材料。

附图说明

阅读下面的参照附图给出的一个实施例的描述，本发明的其它数据、特征和优点将变得明显，其中：

图1a和1b是具有双凸角上部段的钛基合金结构段的一个实施例的局部透视图，用粘接板将矩形上部段分别安装在每个加强板的侧面上；

图2a和2b是环氧芳族聚酰胺结构段安装在面板加强板上并以用于连接夹的肩部(也被称为补片)为特点的一个实施例的局部透视图；

图3a和3b是T形铝基合金结构段安装在加强板上并以在加强板的侧面上连接安装夹的突起为特点的一个实施例的截面的局部透视图；

图4a和4b是环氧芳族聚酰胺结构段安装在面板加强板上并以用于连接夹的槽形肩部为特点的一个实施例的截面的局部透视图。

具体实施方式

在下面的详细描述中，限定词“上”和“下”分别涉及位于每个加强板边缘之上的空间和位于每个加强板横向侧面水平上的空间。此外，术语“侧向”限定了平行于加强板的层的平面上的任何延伸，术语“横向”限定了在垂直于那些层的平面上的任何延伸。此外，术语“外部”相对于术语“内部”是指与中线平面Pm其距离更大。此外，在附图中相同的附图标记是指相同的元件，其由描述它们的段落限定。

详细的描述更具体地涉及包括多个加强板的复合面板加强板保护实施例。这种面板以公知的方式在其自身上以U形段预成型件形成，该U形段预成型件通过堆叠碳纤维加强的环氧树脂层以形成加强板来产生。

参见图1a，该透视图显示了液压成型的钛基合金结构段1的第一实施例。该结构段的上部段11的特征在于：具有“凹陷”的双凸角La和Lb的两个上部侧向壁F1，两个侧向壁F1关于加强板2的中线平面Pm对称地成型，以及基本上平面的上部壁F2，其与该加强板2的边缘20平行。凹陷凸角的顶点S1和S2尽可能地接近中线平面Pm。

凸角Lb具有横向壁Pb，其支承在边缘20上以形成结构段1的中间段12。这些壁Pb由框架式下部壁Pi延伸，框架式下部壁Pi沿着加强板2的外层的相应的侧面21延伸。下部壁Pi形成了结构段1的下部段13。这些壁Pi通过下部壁Pi和侧面21之间引入的圆形板3刚性地固定到侧面21上。更准确地说，板3配备有螺栓30，螺栓30中心地且垂直地安装到板3的平面。螺栓30经由凹槽31穿过壁Pi，凹槽31形成在这些壁的末端纵向边界B处。然后，板3的内表面3a通过环氧树脂粘在侧面21上，螺栓30抵靠壁Pi通过紧固在侧面21的外表面上的螺母32固定。

凹槽31沿着壁Pi的边界B以规则的间距产生，例如每隔100毫米。钛合金结构段具有大致等于0.5毫米的厚度，上部段11具有大致等于20毫米的高度H。在这些条件下，上部表面F2上的冲击引起的上部段11的变形通过中间段12承载到边缘20上，这使得能够限制抵靠侧面21固定的下部壁Pi的剪切负荷。然后，该冲击力被分散到边缘上：由此限制了叠加平面之外的应力和力，防止了结构损害。

此外，结构段1通过松开螺母32可以方便地拆卸。或者，“锚”形弹簧紧固件也可被用来产生结构段到加强板2的侧面21上的可逆固定。

此外，在上部壁F2上的冲击的事件中，上部段11的包封形状使其能够通过塑性变形分散冲击能量。例如，图1a所示的双凸角形状使得能够吸收半球形金属物体的冲击产生的50焦耳的能量而不破坏加强板。

可替换地，图1b显示了加强板2的结构段10，其具有无凸角的、矩形截面的上部段111。因此，该段111的上部侧面壁F3是平面的，但是通过凹陷弯曲Lc横向地延伸以形成在边缘20上支承的中间段121。下部段13重复图1a中的结构段。

图2a和2b是芳族聚酰胺和环氧树脂中的结构段100的第二实施例的截面透视图，其厚度大致等于1.6毫米。其通过在金属模具和带金属芯的反模具中模制成型而产生。

结构段100的上部段112可具有圆形或变形的圆形类型截面。其有利地具有如图所示的椭圆型的长形截面，其沿着中线平面Pm的延伸比横向延伸更大，从而有利于抵抗冲击。由于中间段122，结构段100由凸角形横向支承壁Pc组成，支承壁Pc与上面描述的壁Pb类型相同，因为上部段112为长形形状，所以其具有更宽开口。

为了满足加强板2的侧面21的可逆连接的需求，下部段132的框架式下部侧壁Pj包括肩部40，其适于用作夹4的支撑。这些夹4具有边沿41和纵向壁42，边沿41支承在肩部40上。这些壁42通过台阶43终止于平面42c，平面42c与面板P_A的加强板2的侧面21接触。然后，这些接触面42c粘在侧面21上，也可通过环氧树脂。为了便于解开并由此卸下结构段，肩部40有凸出的轮廓。

在另一个实施例中，如图3a和3b所示的截面图和透视图，结构段200由挤出的铝基合金产生。结构段200具有大致等于1.5毫米的厚度，在上部段113中为T形。该形状通过支承在加强板2的整个边缘20上的横向壁Pd延伸以形成中间段123。此横向支承壁Pd由框架式下部侧壁Pk垂直延伸，下部侧壁Pk抵靠加强板2的侧面21。

这些下部壁Pk各自具有纵向突起50，它们用作沿着壁Pk设置的夹5的连接区域。这些补片具有壁51和钩52，壁51粘在侧面21上，钩52勾在每个突起50上。补片由注射成型塑料产生。

图4a和4b是芳族聚酰胺和环氧树脂结构段300的实施例的截面透视图，其代表了图2a和2b的结构段100的变形，其上部段112和中间段122与图2a相对应。在本实施例中，为了满足加强板2的侧面21上的可逆连接的需求，此结构段300的下部段133的下部侧壁PI包括槽形突起60，其用于固定到沿着壁PI设置的夹6。这些夹6具有壁61和钩62，壁61粘在侧面21上，钩62具有适合于槽形突起60的形状。这些特征使其能够改进包括加强板2、结构段300和夹6的组件的耐用性和强度。

此外，夹6包括壁61和钩62之间的中间部分63，其离开对应的侧面21从而在夹6和侧面21之间形成空间64。该空间64允许结构段300的下部段133朝下部分移动而不作用在夹6上，这使得在结构段300的上表面上的冲击的情况下能够避免夹6的拆卸。

此外，槽口65在结构段300的下部侧壁PI上。这些槽口65显著地在侧壁PI的纵向端部66、67处产生，这些槽口65填充有胶粘剂(未示出)，这使得其能够增强结构段300到加强板2的侧面21的粘附性。

本发明不限于所述和所表示的实施例。例如，用于结构段的材料可包括一些其它金属合金(例如镍基合金)或一些其它复合材料(基于玻璃、玻璃-芳族聚酰胺混合物、或碳-芳族聚酰胺混合物纤维)。用于补片或夹的结构段的侧壁上的固定装置可包括在每个壁上的多个突起，并且其可通过使它们在基本上壁中间或其边缘模制而形成。

Claims (13)

1.一种保护复合面板的加强板的方法，其特征在于，其包括将结构段连接到每个被保护的加强板，加强板包括边缘和侧面，结构段具有：上部段，上部段在离边缘一段距离处延伸，并构造成包封形式，以适于通过塑性变形吸收边缘上的冲击；框住侧面的所谓下部段；和中间段，中间段至少部分支承在边缘上，从而使冲击力向下部段的传递最小化，此后，将框住侧面的下部段连接成可通过固定元件的拆开而拆卸，而没有结构段的变形。

2.根据前述权利要求所述的保护方法，其特征在于，上部段、中间段和下部段相互连接，以形成厚度基本恒定的连续结构段。

3.根据权利要求1或2任一项所述的保护方法，其特征在于，上部段具有总的侧向尺寸，其小于或等于侧面之间的距离。

4.一种用于复合面板的加强板的保护装置，其每个都包括多重前表面，其接近边缘并在外部层的两个侧面之间延伸、且相对于中线平面对称，其中它包括结构段，该结构段相对于该中线平面对称并罩住加强板，该结构段包括所谓上部段、所谓下部段和中间段，所述上部段在边缘之上形成并构造成包封边缘之上的空间，所述下部段以纵向壁框住侧面，纵向壁刚性固定到这些侧面上，所述中间段通过横向壁至少部分地支承在边缘上，从而使冲击力向下部段的传递最小化。

5.根据权利要求4所述的保护装置，其特征在于，上部段具有的截面构造选自矩形、椭圆形和凸角形。

6.根据权利要求4所述的保护装置，其特征在于，上部段具有的截面构造为双凸角形。

7.根据权利要求4所述的保护装置，其特征在于，上部段具有的截面构造为具有单立柱或双立柱的T形。

8.根据权利要求4至7任一项所述的保护装置，其特征在于，每个结构段的下部段的框架式下部壁通过夹紧装置刚性地固定到每个加强板的侧面上。

9.根据权利要求4所述的保护装置，其特征在于，夹紧装置选自包括用于将其粘在所述侧面上的界面的圆形板、夹在结构段的侧面上的夹、以及侧面上的弹性夹子。

10.根据权利要求9所述的保护装置，其特征在于，固定界面通过螺栓/螺母对形成，每个螺栓来自圆形板，并通过在下部段的纵向壁的边界上按规则间隔产生的槽口穿过下部段的纵向壁。

11.根据权利要求10所述的保护装置，其特征在于，每个结构段的下部段的框架式下部壁以侧向突起为特点，该侧向突起纵向延伸，并用于支撑和连接粘合到每个加强板的侧面上的元件，从而使所述下部壁固定在一起。

12.根据权利要求11所述的保护装置，其特征在于，每个结构段的下部段的框架式下部壁以至少一个槽口为特点，所述槽口填充有胶粘剂。

13.根据权利要求12所述的保护装置，其特征在于，结构段的材料选自铝基合金、钛基合金或环氧芳族聚酰胺。