CN105873757B - 具有带变柔度的中间变形层的胶接组件 - Google Patents

具有带变柔度的中间变形层的胶接组件 Download PDF

Info

Publication number
CN105873757B
CN105873757B CN201480063871.6A CN201480063871A CN105873757B CN 105873757 B CN105873757 B CN 105873757B CN 201480063871 A CN201480063871 A CN 201480063871A CN 105873757 B CN105873757 B CN 105873757B
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
substrate
intermediate layer
cid
adhesive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201480063871.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105873757A (zh
Inventor
金-菲利普·科特
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
COLD PAD
Original Assignee
COLD PAD
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by COLD PAD filed Critical COLD PAD
Publication of CN105873757A publication Critical patent/CN105873757A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105873757B publication Critical patent/CN105873757B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B3/00Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar form; Layered products having particular features of form
    • B32B3/26Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar form; Layered products having particular features of form characterised by a particular shape of the outline of the cross-section of a continuous layer; characterised by a layer with cavities or internal voids ; characterised by an apertured layer
    • B32B3/263Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar form; Layered products having particular features of form characterised by a particular shape of the outline of the cross-section of a continuous layer; characterised by a layer with cavities or internal voids ; characterised by an apertured layer characterised by a layer having non-uniform thickness
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/14Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the properties of the layers
    • B32B37/144Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the properties of the layers using layers with different mechanical or chemical conditions or properties, e.g. layers with different thermal shrinkage, layers under tension during bonding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/14Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by a layer differing constitutionally or physically in different parts, e.g. denser near its faces
    • B32B5/142Variation across the area of the layer
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B7/00Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
    • B32B7/02Physical, chemical or physicochemical properties
    • B32B7/022Mechanical properties
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B7/00Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
    • B32B7/04Interconnection of layers
    • B32B7/12Interconnection of layers using interposed adhesives or interposed materials with bonding properties
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16BDEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B11/00Connecting constructional elements or machine parts by sticking or pressing them together, e.g. cold pressure welding
    • F16B11/006Connecting constructional elements or machine parts by sticking or pressing them together, e.g. cold pressure welding by gluing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/50Properties of the layers or laminate having particular mechanical properties
    • B32B2307/54Yield strength; Tensile strength
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/50Properties of the layers or laminate having particular mechanical properties
    • B32B2307/546Flexural strength; Flexion stiffness
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2419/00Buildings or parts thereof

Abstract

本发明涉及到一种胶接组件,尤其是设计用来把基板装配到结构上或者事实上装配到加固结构上。胶接组件(AC)至少包括:‑第一基板(S1)和第二基板(S2),‑中间层(CID),其刚性地连接到第一基板,并且具有沿着第一基板变化的柔度,变柔度是由中间层的至少一种材料的厚度变化产生的,‑胶合剂(AD),其在所述中间层与第二基板之间。

Description

具有带变柔度的中间变形层的胶接组件
技术领域
本发明涉及到实施胶接组件的技术。
其应用领域非常广泛,其中可以提及的用途是把一个元件连接到基板,尤其是起初不具有附连元件的基板,或者是加固需要使其抵抗力更强的结构,从而修复或者防止出现结构缺陷。
背景技术
在胶接组件领域,可以采用一种胶合剂来连接至少两块基板。尤其是加固结构的解决方案就是这种情况,通常借助胶合剂把金属或复合加筋(第一基板)施加到结构(第二基板)上来实施所述解决方案。胶合剂可以是一种树脂,通常设置在两块基板的接触面上,从而提供这两者之间的机械保持,这样形成一个胶接组件。
然而,胶接组件会经受外力,尤其是导致基板之间的差异变形。为此目的,通常合适的是,胶合剂至少具有下列两个功能:
-使两块基板彼此粘附(第一个预期的功能)以及
-吸收差异变形固有的应力(承受的第二个功能)。
图1A显示了具有第一基板S1和第二基板S2的传统胶接组件ACC的一个示例,借助传统的胶合剂ADC刚性地连接所述基板。在胶合剂ADC的角上显示了记号A和B,以便在下文中观察胶合剂所经受的变形的示例。
图1B显示了胶接组件ACC的横截面图的一个示例,此时胶接组件ACC经受变形力F(例如,相对的力分别施加在基板S1和S2上)。胶合剂ADC在由力F施加的应力影响下变形。最显著的变形通常出现在胶合剂ADC边缘。
图1C显示了剪切应力τ的变化的一个示例,所述剪切应力是施加的力F固有的,记号A和B之间的胶合剂ADC经受所述剪切应力。基板S1和S2的差动位移产生剪切和剥离应力,所述剪切和剥离应力在胶合剂ADC边缘区域特别高。另一方面,注意,胶合剂ADC在记号A和B之间的中心区的应力很小,甚至在某些情况下在所述中心区没有应力。
可以理解,在图1B中观察到的胶合剂ADC的变形与图1C中显示的胶合剂ADC所经受的应力之间存在相互关系。这种相互关系也被称为“边缘效应”。变形以及位于胶合剂边缘的应力大大影响了这些区域上的胶合剂ADC的完整性,使得胶接组件ACC容易产生前述的各种差异变形。
胶接组件的机械性能因此受到限制,当胶接组件所处的差异变形变强时,更是如此。
当把胶接组件用于加固结构时,也出现这种现象。实际上,胶合剂会经受待加固结构移动所固有的变形。
图2A至图2C通过示例显示了第一基板S1,其作用是加固第二基板S2,所述第二基板可以是一个结构跨度。注意,例如,当第二基板S2在(通常由结构变形产生的)力F的应力作用下经受变形时,胶合剂至少部分地吸收差异变形,所述差异变形在胶合剂边缘(在记号A和B处及其周围)产生较高的剪切应力τ和剥离应力σ。
为了增强受这些局部应力限制的胶接组件的机械性能,一个解决方案可以是增加胶合剂与基板的粘附表面,更具体而言,通过延长该表面的长度(也就是增加记号A和B之间的距离)。实际上,据观察,通过如此增加长度,胶接组件的机械性能得以提高,至少提高到一定限度。
图3显示了为了使胶合剂破裂所需的力F的图示,根据胶合剂与基板的接触表面的长度L(也就是记号A和B之间的长度)显示所述力F。注意,使其破裂所施加的力F线性地上升到极限值Fm,所述极限值与极限长度lm相对应,从所述极限长度开始为了破裂所施加的力基本相同。
从粘附表面的一定长度开始的破裂处的力F的这种稳定性在极大程度上是由边缘效应导致的,所述边缘效应基本持续在胶合剂边缘处使胶合剂变形并为其施加应力,使胶合剂局部弱化,并导致其通过胶合剂与基板分开或内聚破坏。
为了限制边缘效应,可以提出在粘附表面两侧上带来额外量的胶合剂材料(例如,形式为胶合剂珠滴),从而提高胶合剂在边缘处的抵抗力。然而,在某些配置中,涂抹额外量的材料是难以实施的,添加胶合剂之后,就边缘附近的准确性能而言,会产生不确定性。此外,实施这一过程成本较高,在安装和/或生产过程中需要采取额外的预防措施。而且,获得的利益相当有限。
举例来说,在结构和结构的加固元件之间设置胶合剂时,应该在现场实施添加额外胶合剂的操作,由于外界条件或者结构的构型,这种操作会有局限性,或甚至是不可能的。
此外,注意,提供前述功能(粘附于基板以及吸收变形)的胶合剂的要求能够是对抗的。实际上,据观察,通常胶合剂越柔和(也就是吸收能力越好),粘附能力越降低。通常,最刚硬的胶合剂产生最强的粘附能力,但是对于变形应力最敏感。
发明内容
本发明改善了这种情形。
本发明目的是克服前述技术的某些局限性,特别是目的在于提供一种可靠的、持久的、结构性能得以改进的胶接组件,所述胶接组件尤其是能够支持大量的局部变形。
为此目的,根据第一方面,本发明涉及到一种胶接组件,至少包括:
-第一基板和第二基板,
-中间层,其刚性地连接到第一基板,并沿着第一基板具有变柔度,所述变柔度是由中间层的至少一种材料的厚度变化产生的,
-所述中间层与第二基板之间的胶合剂。
变柔度使中间层和胶合剂单元具有吸收变形的能力,该能力可沿着第一基板变化。这种柔韧度变化使之能够局部地控制变形程度,并因此控制应力。
尤其是可以控制变形行为,由此使得剪切应力和剥离应力更均匀地分布,所述剪切应力和剥离应力通常位于胶合剂边缘附近(如上文所述)。
这样,可以通过柔度受控的中间层有效地吸收局部变形,然后使胶合剂边缘较少地暴露于由施加到胶接组件的外力产生的力。因此可以特别地抑制边缘效应,增加胶合剂的抵抗能力和完整性能力,并且加固基板的刚性连接以及胶接组件的结构性能。为达到破裂所需的力远远高于现有技术。可以理解,胶接组件本身不易遭受变形力的影响。
注意,中间层的柔度尽管是可变的,但有利的是,它在这层的所有点都比基板和胶合剂的柔度强。
根据一个实施例,中间层的柔度沿着第一基板逐渐变化。
根据一个实施例,中间层是由均质材料制成的。
根据一个特别有利的实施例,中间层具有两个纵向末端,中间层可至少包括:
-至少设置在纵向末端的第一部分;以及
-在纵向末端之间比第一部分更刚硬的第二部分。
“部分”的含义是中间层的局部,所述中间层的预期柔韧性程度是在生产时确定的。
而且,“纵向末端”是指朝中间层的长度方向位于这层边缘的区域。例如,这个区域可以是从中间层的边缘开始、长度为中间层长度5%至30%之间的区域。
在这个实施例中,中间层的柔性边缘非常特别吸收边缘处的变形,基本上解除通常在没有中间层的情况下胶合剂承受的剪切应力和剥离应力。
中间层和胶合剂单元实现基板之间坚固的刚性连接。
在一个有利的实施例中,中间层可至少包括:
-第一层,以及
-比第一层更柔韧的第二层。
此外,第一层和第二层可以是沿着中间层厚度可变。
柔度不同的各层的厚度变化使之能够调整中间层和胶合剂单元的总柔度,并且能够根据中间层和胶合剂单元的预期性能对其进行适当调整。
第一层的具体刚度可为1000至300,000MPa之间,第二层的刚度可为1至1000MPa之间。
根据一个可能的实施例,第一层和第二层之中一层的厚度变化可遵循倒角剖面,第一层和第二层之中另一层的厚度变化可遵循倒角剖面的附加剖面。
在这个实施例中,第一层和第二层的倒角剖面和附加剖面使得中间层的柔度能够沿着中间层逐渐变化。这个实施例能够很好地控制变形的行为以及中间层的吸收性能,而且在其整个长度上都是如此。
根据一个有利的实施例,倒角剖面符合0.01%至50%之间的至少一个坡度。
“坡度”的含义是倒角剖面的不变倾角或者剖面可变倾角的平局坡度。
根据另一个可能的实施例,中间层具有一个或多个单元格。
在这个实施例中,根据预期的沿着中间层的柔度变化,沿着中间层可确定单元格的尺寸及其分布。
有利的是,中间层可进一步包括具有第二基板的至少一个粘胶层。有利的是,中间层的底部材料可以选自聚合物,比如:
-环氧化物;
-弹性体;
-塑料;
-聚氨酯;
-复合材料。
可以根据胶合剂材料的亲和性来选择中间层的材料。
而且,有利的是,中间层的第一层和第二层、胶合剂和粘胶层是由选自上述清单的同种材料构成的。凭借其材料,因此各层共同得益于胶合剂的亲和性,所述亲和性使之能够进一步增强胶接组件的抵抗力。
另一方面,同种材料的这些层可具有不同的柔度,甚至沿着各层变化的柔度。
有利的是,在中间层周围,基板之间的间隔包括密封垫,密封垫的设置方式使其被基板压缩,所述基板借助胶合剂相对于彼此保持压缩状态。
受压缩的密封垫使中间层和胶合剂单元能够与胶接组件周围的环境隔绝。由密封垫提供的这种隔绝维持该单元处于使用条件,所述使用条件能够保证良好的耐久性。中间层的材料和胶合剂的材料可以根据寻求的属性以及要相对彼此保持基板的组成成分进行选择,与此同时仍保持有效地、持续地取得这些属性的信心。
在一个可能的实施例中,一块基板可以是刚性元件,所述刚性元件通过胶合剂胶合来加固另一块基板。
根据第二方面,本发明涉及到一种制造胶接组件的元件的方法,该方法包括:
-形成具有倒角剖面的第一层;
-把液态的材料倒入模具中,所述模具包括倒角剖面的第一层;
-通过倒入材料的固化,形成第二层,第二层一旦固化,便比第一层更柔韧,
把共同形成中间层的第一层和第二层放在胶接组件的两个基板之间。
在一个可能的实施例中,在支座上形成第一层,所述支座是由一块前述基板构成的。
在一个可能的实施例中,通过可压缩密封垫使液态材料容纳在周围而把液态材料倒在第一层上。一旦固化,倒入的柔性材料便形成第二层,由密封垫界定所述第二层的界限。
通过胶合使中间层与基板刚性连接。可以采用其它生产技术代替上述技术。尤其是可以采用下列技术通过胶合使中间层与基板相结合:
-模塑,
-机械加工,
-挤压,
-或其它。
有利的是,在形成第一层和第二层之后,该方法可进一步包括处理中间层(CID)表面的步骤。这种表面处理能够提高中间层与胶合剂和/或粘胶层的粘附能力。
尤其是可以通过下列技术执行中间层的表面处理:
-机械技术(通常为磨光技术);
-物理技术(借助激光、燃烧、温度升高、紫外线/臭氧暴露、等离子、电晕效应或其它);或者
-化学技术(例如,粘合底漆)。
在中间层具有聚氨酯底的情况下,特别提高了中间层与粘胶层的粘附能力。
在根据本发明的胶接组件的另一个用途中,提出一种加固结构的方法,所述结构包括至少一块基板,该方法包括:
把加固基板与中间层刚性连接,所述中间层沿着加固基板具有变柔度,该柔度是由于中间层的至少一种材料的厚度变化产生的,以及
借助胶合剂把加固基板和中间层保持在待加固的基板上。
有利的是,在把刚性元件刚性连接到基板的过程中,该方法可进一步包括压缩设置在重叠间隔的密封垫。
附图说明
仔细阅读下文的详细描述及附图,本发明的其它特征和优点显而易见,在附图中:
-图1A至图1C显示了胶接组件的典型示例性实施例,并且显示了胶合剂通常经受的变形和剪切应力,尤其是在其边缘处经受的变形和剪切应力;
-图2A至图2C显示了与结构胶接的加固元件的实施例,产生与图1A至图1C的示例相似的变形和应力;
-图3根据覆盖胶合剂粘接截面的两块基板的长度显示了待施加的为了使传统的胶接组件胶合剂破裂的极限力的变化;
-图4A至图4C显示了根据本发明的胶接组件的示例,并且显示了胶合剂所经受的较小应力;
-图5A、图5A’、图5B和图5B’显示了根据第一个可能的实施例的胶接组件的示例;
-图6显示了根据第二个可能的实施例的示例的胶接组件;以及
-图7显示了制造根据本发明的胶接组件的一个步骤。
为清晰起见,在这些图中显示的不同元件的尺寸不一定与其实际尺寸成比例。在各图中,相同的参考号与相同的元件相对应。
具体实施方式
参考图4A至图4C,这些图显示了根据本发明的胶接组件AC的示例。胶接组件包括第一基板S1和第二基板S2。
在所显示的示例中,第一基板S1是加固元件,所述加固元件用于修复、保护和/或加固包括第二基板S2的结构。加固元件可以采取叠加在结构壁上的板的形式,通常是由金属、复合材料或者刚度足以加固该结构的任何其它材料制成的板。
组件AC包括被称为“变形”的中间层CID以及胶合剂AD,所述胶合剂构成单元E。胶合剂AD设置在基板S1和S2之间,拟借助CID层将它们刚性地连接在一起。胶合剂AD包括与基板S2和CID层的粘接界面。CID层包括用于与基板S1刚性连接的第一界面INT1以及用于与胶合剂AD刚性连接的第二界面INT2。CID层沿着界面INT1和INT2具有变柔度。记号A和B显示了胶合剂AD的界面INT1和INT2的界限(记号A1、B1以及A2、B2分别是与界面INT1和INT2相关的记号)。
在这个单纯是为了胶接组件AC的信息的示例中,CID层沿着界面INT1和INT2具有变柔度。
CID层和胶合剂AD可由相同的材料基础制成。而且,可以按照与这种相同材料不同的密度来实施该层和胶合剂,从而得到不同的柔韧性程度。CID层的柔度尤其是可以具有一个弹性模数,也称为杨氏模量或刚度,所述柔度低于胶合剂AD的柔度。
所采用的材料尤其可以选自下列清单的聚合物:
-环氧化物;
-弹性体;
-塑料;
-聚氨酯;或者
-复合材料。
在发明人进行测试期间,采用环氧树脂和聚氨酯特别有效,尤其是在CID层和/或粘胶层由几层构成的情况下更是如此。实际上,(柔度相同或柔度不同的)各环氧树脂层之间的胶合剂亲和性使得各层之间的具有卓越的粘附能力。
此外,为了提高附着力,表面处理可以是有益的,尤其是对于比如聚氨酯这样的材料而言更是如此。可以借助比如磨光该层、激光处理、燃烧、温度升高、紫外线/臭氧、等离子、电晕效应、或者粘合底漆这样的技术来实施表面处理。
具有变柔度的CID层使之能够更精确地控制面对变形应力的层的性能,其控制方式能够沿着其延伸外形更好地控制其吸收能力。
通过等于刚度倒数的参数来表征该柔度,便可对“变柔度”作出物理描述。刚度可被视为中间层的杨氏模量与其截面的乘积。鉴于本发明处理的主要剪切应力,中间层有利地具有沿着第一基板的可变轴向柔度或者可变的剪切柔度。
胶合剂AD可以相当刚硬,并且与下列部分具有良好的粘附能力:
-由于其刚度,与基板S2;以及
-由于其材料的胶合剂亲和性,与CID层。
中间变形层CID本身能够改善:
-(借助CID层)在胶合剂AD延伸外形的纵向末端处对差异变形的吸收;以及
-(借助消除了变形应力的胶合剂AD)粘附界面INT1和INT2与基板的一般能力。
具有变柔度的CID层在此使之能够获得受控性能,所述受控性能更均匀地分配由施加到胶接组件AC的外力F产生的剪切应力和剥离应力。
由胶接组件AC的单元E达到的吸收变形的性能本身能够减少,甚至抑制在现有技术中通常在胶合剂AD上出现的边缘效应。
图4C显示了刚性地连接两块基板S1和S2的一层或各层所经受的剪切应力(τ),其中:
-曲线1代表传统胶合剂所经受的应力,
-曲线2代表具有CID层的单元E所经受的应力,所述CID层沿其用于刚性连接的界面INT1和INT2具有变柔度。
据观察,跟与曲线1和曲线2相对应的实施例相比,单元E(曲线3)更有效地吸收边缘处的差异变形。剪切应力τ值的峰值确实不存在,被较小的、而且在记号A和B之间更均匀地分布的应力所代替。力的转移照此更均匀地分布在更加扩展的区域中,避免了通常在边缘处的较强局部应力所固有的后果。
可以在基板S1和S2之间,在基板S1和S2重叠的间隔上进一步设置一个密封垫J。重叠间隔是由基板之间的空间界定的,在与CID层的界面INT1和INT2以外。在重叠间隔中,可以用胶合剂AD填充,然后,可以理解为基板S1与基板S2相对。
密封垫J可以安装在单元E周围,尤其是在基板S1和S2延伸到界面INT1和INT2两侧的情况下,更是如此。.
设置在重叠间隔内的密封垫J特别得到确定,以便通过由胶合剂刚性连接的基板S1和S2对其进行压缩。单元E保持基板S1和S2之间分离,由此使得基板永久地在密封垫J上施加压缩力。照此被压缩的密封垫J使之能够保护胶合剂免受胶接组件AC以外的环境的影响。.
在密封垫J完全围绕单元E的情况下,把胶合剂AD和CID层限制在由基板S1和S2以及密封垫J界定的密封空间内。可以理解,因为这样,所以可以把胶合剂和中间层保持在理想的操作条件下(没有来自外界环境的侵害),这样提高了其弹性和粘附能力的持久性。就此保留了单元E的预期性能,而且即使在恶劣环境中安装胶接件的情况下也是如此,例如在海洋环境中安装。
在一个特别有利的实施例中,可以通过一种方式实施CID层,该方式使其吸收变形的能力在胶合剂边缘附近较强。
这样,在边缘处以及如上文所述的通常由于其暴露于剪切应力和剥离应力的峰值而最敏感的区域,恰当地具有吸收差异变形的功能。
为了结构加固,可以通过诸如基板S1这样的刚性元件,把胶接组件AC安装在包括待加固基板S2(比如石油平台模块)的结构上。安装胶接组件AC的方法至少包括下列步骤:
-在CID层的基板S1上进行刚性连接,所述CID层沿着基板S1具有变柔度,以及
-借助胶合剂AD保持住基板S2。
当单元E刚性连接刚性元件S1与基板S2时,应对设置在重叠间隔中的密封垫J进行压缩。
根据其他可能的配置,注意,当基板S2构成角或弯曲表面时,刚性元件S1、CID层和胶合剂AD可以采用基板S2的形状。
现参考显示具有变柔度的中间层的第一个实施例的图5A和图5B。CID层包括第一刚性层C1A和第二柔性层C1B。C1A层和C1B层的材料可以相同(如上文所述),但是其柔性程度不同(例如,借助不同的材料密度)。
通常,C1A层的刚度可为1,000至300,000MPa之间,而C1B层的刚度为1至1,000MPa之间。
C1A层和C1B层可具有可变厚度,从而使CID层沿着CID层的延伸外形具有逐渐可变的柔度。
可以根据倒角剖面以及倒角剖面的附加剖面实现C1A层和C1B层的厚度变化。
在一种可能的配置中,C1A层采用倒角剖面,根据C1A层的剖面的附加剖面实现C1B层。因为C1A层比C1B层刚,所以可以理解,在这个配置示例中,CID层包括:
-两个柔性部分PS,两者分别在CID层延伸外形的纵向末端上;以及
-在纵向末端之间的一个刚性部分PR。
此外,单元可包括通过基板S1设置在界面INT1的一个C2层。例如,C2层是一层环氧树脂,其刚度约为3,000MPa。C2层的刚度使得CID层与基板S1之间的刚性连接在界面处具有良好的粘接条件。
注意,可以根据不同的坡度设置倒角剖面。举例来说,倒角剖面的坡度可以是0.01%至50%之间的坡度,最好是0.01%至20%之间的坡度。坡度可以与倒角剖面的不变倾角相对应,或者与剖面的可变倾角的平均坡度相对应。
而且,根据另一个可能的配置,可以按照胶合剂的预期柔度变化,根据其它形状,例如,曲线形状,来实现CID层的第一层和第二层C1A、C1B的厚度变化。
现参考显示了另一个示例的图5A’和图5B’,其中,CID层直接刚性地连接到一块基板(在此为基板S1)。尤其是,当中间层是由刚性材料制成时,比如玻璃或预先浸渍树脂的碳纤维这样的刚性材料,或者能够倒在基板上的树脂,则可以实现这种直接的刚性连接。
根据与下文所述方法匹配的一个实施例,中间层CID可由可变厚度的单一材料构成,例如,是由均质材料制成的一层,其厚度从第一部分PR向位于CID层纵向末端处并且比第一部分更柔韧的第二部分PS递减。
参考图6,该图显示了胶合剂AD的另一个可能的实施例。通过形成适当形状的单元格得到CID层的变柔度,所述单元格按一定尺寸分布,从而沿着CID层得到理想的柔度。CID层的这个实施例还能够局部地控制变形的吸收,尤其是为了使剪切应力和剥离应力的曲线光顺。
CID层是符合这样的,以便单元格更明确地位于胶合剂AD延伸外形的纵向末端附近。这样,CID层的边缘由较少的材料构成,这样使其能够在部分PS上较柔韧,而在部分PR上较硬,沿着胶合剂AD更均匀地分配剪切应力和剥离应力。
在这个实施例中,早在制造CID层的阶段,就可以在CID层中对单元格进行机械加工。
图7显示了制造根据图5A、图5A’、图5B和图5B’的实施例具有变柔度的中间变形层的方法的一个步骤,在这幅图中,按照相对于前述各图中的CID翻转过来的视图(“上端在底下”)显示了CID层。在方法的这个步骤中,通过叠加刚性材料层与柔性材料层形成C1A层,所述刚性材料比如玻璃或者预先浸渍树脂的碳纤维(例如,按照通过覆合进行涂覆的技术),所述柔性材料以其液态形式倒入模具中,其中,预先设置了密封垫J和C1A层。密封垫J使之特别能够容纳倒入的液体,以便形成CID层的第二层C1B。而且,可以在制造CID层的操作过程中通过压缩使密封垫J变形。在倒入的柔性材料固化之后,固化的材料形成C1B层。然后形成C1B层的柔性材料可以是一层低密度的环氧树脂。在制造过程中,连续叠加构成CA1的各层使之能够精确地界定该层的厚度变化,从而勾勒出控制剪切应力和剥离应力在CID层内分布的理想外形。
当然,可以这样方式来实施该方法,把C1A层刚性地连接到第一基板S1或者第二基板S2。
可以通过生产单元直接实施制造CID层的技术,而无需比如上文所述的关于现有技术的任何额外的操作。
为了提高胶合剂AD与C2层的粘附力,CID层的表面处理可证明是有益的。
而且,可以实施其它制造技术,以便得到CID层(模塑、机械加工、挤压等)。
此外,注意,为了改善所提出的胶接组件的效果,增加锚固长度可意味着更实用的长度。照此,胶接组件特别适合传递大量作用力并且得益于较大接触表面(即较长的粘接界面)的胶接组件和加固物。
注意,根据本发明的胶接组件的用途非常广泛。例如,下面会提到:
-为了在船舶装置或海上装置上,尤其是在石油设施上支撑新元件而进行连接;
-为了支撑待放入水下的新元件而进行连接,例如,石油平台的外壳;
-为了在近海设施上安装而进行临时连接;
-结构加固(墙跨、梁、柱或其它);
-修复(通常通过腐蚀)被损坏的结构区域;
-修复管道,包括水下管道;
-在工业结构、飞机、船舶、车辆或其它之上,进行修复、加固和/或连接。
当然,本发明不仅限于上文通过示例所述的实施例,而且可以扩展到其它替代实施例。照此,根据另一个实施例,例如,包括中间变形层的各层可以包括一个倒角剖面,其中,进一步设置单元格。这种胶接组件的实施例特别能够改善对胶合剂变形性能的控制,尤其是在边缘处更是如此。

Claims (14)

1.胶接组件(AC),至少包括:
-第一基板(S1),
-第二基板(S2),
-中间层(CID),其刚性地连接到所述第一基板,所述中间层(CID)沿着第一基板具有变柔度,所述变柔度是由所述中间层的至少一种材料的厚度变化产生的,
-胶合剂(AD),其在所述中间层与第二基板之间;
其特征在于,所述中间层(CID)的所述柔度沿着所述第一基板逐渐变化。
2.根据权利要求1所述的胶接组件(AC),其特征在于,所述中间层(CID)是由均质材料制成的。
3.根据权利要求1所述的胶接组件(AC),其特征在于,所述中间层(CID)具有两个纵向末端,所述中间层至少包括:
-第一部分(PS),其至少设置在所述纵向末端中的其中一个处;以及
-第二部分(PR),其在所述纵向末端之间,所述第二部分(PR)比第一部分更刚硬。
4.根据权利要求1所述的胶接组件(AC),其特征在于,所述中间层(CID)至少包括:
-第一层(C1A),以及
-第二层(C1B),其比所述第一层更柔韧;
所述第一层和所述第二层沿着所述中间层厚度可变。
5.根据权利要求4所述的胶接组件(AC),其特征在于,所述第一层(C1A)的刚度为1000至300000MPa之间。
6.根据权利要求4所述的胶接组件(AC),其特征在于,所述第二层(C1B)的刚度为1至1000MPa之间。
7.根据权利要求4所述的胶接组件(AC),其特征在于,所述第一层和第二层(C1A、C1B)之中一层的厚度变化遵循倒角剖面,所述第一层和第二层之中另一层的厚度变化则是遵循所述倒角剖面的附加剖面。
8.根据权利要求7所述的胶接组件(AC),其特征在于,所述倒角剖面符合0.01%至50%之间的至少一个坡度。
9.根据权利要求1所述的胶接组件(AC),其特征在于,所述中间层(CID)具有一个或多个单元格。
10.根据权利要求1所述的胶接组件(AC),其特征在于,在所述中间层(CID)周围,所述基板(S1、S2)之间的间隔包括密封垫(J),所述密封垫(J)的设置方式使其被所述基板压缩,所述基板借助所述胶合剂(AD)保持相对于彼此的状态。
11.制造胶接组件(AC)的元件的方法,所述胶接组件(AC)至少包括:
-第一基板(S1),
-第二基板(S2),
-中间层(CID),其刚性地连接到所述第一基板,
-胶合剂(AD),其在所述中间层与第二基板之间;
其中,制造所述中间层(CID)包括:
-形成具有倒角剖面的第一层(C1A),
-把液态的材料倒入模具中,所述模具包括倒角剖面的第一层,所述材料的厚度具有变化;
-通过固化倒入的材料形成第二层(C1B),第二层一旦固化,便比第一层更柔韧,
所述第一层和所述第二层共同形成所述中间层(CID),所述中间层沿着所述第一基板具有变柔度,所述变柔度是由所述中间层的材料的厚度产生的,
其中,所述中间层(CID)的所述柔度沿着所述第一基板逐渐变化。
12.根据权利要求11所述的制造方法,其特征在于,所述第一层形成在支座上,所述支座是由所述基板(S1)中的一块构成的。
13.根据权利要求11所述的制造方法,其特征在于,通过可压缩密封垫使液态材料容纳在周围而把液态材料倒在所述第一层上。
14.加固结构的方法,所述结构包括至少一块待加固的基板(S2),该方法包括:
-把加固基板(S1)与中间层(CID)刚性连接,所述中间层沿着加固基板具有变柔度,所述变柔度是由于所述中间层的至少一种材料的厚度变化产生的,其中,所述中间层(CID)的所述柔度沿着所述第一基板逐渐变化,以及
-借助胶合剂(AD)把所述加固基板和所述中间层保持在所述待加固的基板上。
CN201480063871.6A 2013-10-21 2014-10-20 具有带变柔度的中间变形层的胶接组件 Active CN105873757B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1360239A FR3012068B1 (fr) 2013-10-21 2013-10-21 Assemblage colle muni d'une couche intermediaire de deformation a souplesse variable
FR1360239 2013-10-21
PCT/FR2014/052664 WO2015059394A2 (fr) 2013-10-21 2014-10-20 Assemblage collé muni d'une couche intermédiaire de déformation à souplesse variable

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105873757A CN105873757A (zh) 2016-08-17
CN105873757B true CN105873757B (zh) 2018-01-23

Family

ID=50101955

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480063871.6A Active CN105873757B (zh) 2013-10-21 2014-10-20 具有带变柔度的中间变形层的胶接组件

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20160243791A1 (zh)
EP (1) EP3060391B1 (zh)
CN (1) CN105873757B (zh)
BR (1) BR112016008777B1 (zh)
FR (1) FR3012068B1 (zh)
WO (1) WO2015059394A2 (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015215978A1 (de) * 2015-08-21 2017-02-23 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Geklebte Anordnung
KR102451081B1 (ko) 2016-02-05 2022-10-06 삼성전자주식회사 다양한 점착제를 사용하는 디스플레이 및 그것을 포함하는 전자 장치
DE102018122299A1 (de) * 2018-09-12 2020-03-12 Sportec Performance UG (haftungsbeschränkt) Kleidungsstück zur sport- und gesundheitsorientierten Körperhaltungsunterstützung
FR3104488B1 (fr) * 2019-12-17 2022-04-01 Electricite De France Couche intermédiaire de déformation à raideur macroscopique ajustable pour assemblage collé

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3545795A (en) * 1969-01-07 1970-12-08 Heinrich Hertel Joint
DE2060156A1 (de) * 1970-12-07 1972-06-15 Kufner Textilwerke Kg Stoffbahn zur Herstellung von Versteifungseinlagen fuer Kleidungsstuecke und mit dieser Stoffbahn hergestellte Versteifungseinlagen
DE2153859A1 (de) * 1971-10-28 1973-05-03 Kufner Textilwerke Kg Stoffbahn zur herstellung von versteifungseinlagen
FR2640006B1 (fr) * 1988-12-05 1991-03-29 Armines Procede d'assemblage, par collage, de deux pieces ou substrats
SU1750639A1 (ru) * 1989-07-03 1992-07-30 Всесоюзный заочный институт текстильной и легкой промышленности Вкладна стелька
FR2947018B1 (fr) * 2009-06-19 2015-08-21 Safier Ingenierie Assemblage colle et procedes d'assemblage et de renforcement en comportant application
WO2011108677A1 (ja) * 2010-03-04 2011-09-09 Jx日鉱日石エネルギー株式会社 炭素繊維強化プラスチック成形体

Also Published As

Publication number Publication date
FR3012068B1 (fr) 2017-12-22
BR112016008777B1 (pt) 2021-05-25
WO2015059394A2 (fr) 2015-04-30
WO2015059394A3 (fr) 2015-06-18
US20160243791A1 (en) 2016-08-25
EP3060391A2 (fr) 2016-08-31
FR3012068A1 (fr) 2015-04-24
EP3060391B1 (fr) 2017-11-01
CN105873757A (zh) 2016-08-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105873757B (zh) 具有带变柔度的中间变形层的胶接组件
Bettini et al. Composite chiral structures for morphing airfoils: Numerical analyses and development of a manufacturing process
KR102207471B1 (ko) 주입-접착 결합물을 형성하는 방법 및 구조물 조립체
US7048986B2 (en) End gaps of filled honeycomb
DK3175547T3 (en) Arrangement comprising a solar module mounted on a traffic zone
US10400804B2 (en) Device for the shock-absorbing attachment of two elements to be assembled, method for producing such a device, set of two elements assembled using such a device, and assembly method
US7998389B2 (en) Method for septumizing injection molded thermoplastic core
EP2719522A1 (en) Composite structure core crush prevention
KR20170010368A (ko) 라미네이트들로 제조된 패널 및 그것을 제조하는 방법
Chen et al. Self-healing sandwich structures incorporating an interfacial layer with vascular network
RU2670925C9 (ru) Композитное соединение
CN108357662B (zh) 可变形填隙片和安装安排
RU2459706C2 (ru) Местная обработка армированных пенопластов и слоистое изделие
CN113158508A (zh) 一种复合材料层合板贴补修复后极限载荷确定方法
Alipour et al. Analytical layerwise stress and deformation analysis of laminated composite plates with arbitrary shapes of interfacial imperfections and discontinuous lateral deflections
CN102575700A (zh) 粘合组件及包含该组件使用的组装和增强方法
US20230038948A1 (en) Intermediate deformation layer with adjustable macroscopic stiffness for bonded assembly
US20160136892A1 (en) Method for manufacturing an aircraft or spacecraft component comprising a crack stopper using additive layer manufacturing
US20180079171A1 (en) Bonding arrangement and production method
US20100301166A1 (en) Expandable precured joint filler
US11806956B1 (en) Method of repairing sandwich structure
Kellas et al. Structural Element Testing in Support of the Design of the NASA Composite Crew Module
US20210155337A1 (en) Net edge composite core splices for aircraft wing
Zhao Stress-function variational method for stress analysis of adhesively bonded joints
Matsuzawa et al. Numerical prediction withDMDFmodel of pack ice motion in the Okhotsk sea; DMDF model ni yoru Okhotsk kai ryuhyo undo no suchi yosoku

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant