CN109790708A - 纤维增强塑料制结构构件的连结结构以及连结部分的加工方法 - Google Patents
纤维增强塑料制结构构件的连结结构以及连结部分的加工方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109790708A CN109790708A CN201880003709.3A CN201880003709A CN109790708A CN 109790708 A CN109790708 A CN 109790708A CN 201880003709 A CN201880003709 A CN 201880003709A CN 109790708 A CN109790708 A CN 109790708A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- structural elements
- linking portion
- reinforced plastics
- fibre reinforced
- plastics structural
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
- E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
- E04B1/38—Connections for building structures in general
- E04B1/58—Connections for building structures in general of bar-shaped building elements
- E04B1/5825—Connections for building structures in general of bar-shaped building elements with a closed cross-section
- E04B1/5837—Connections for building structures in general of bar-shaped building elements with a closed cross-section of substantially circular form
- E04B1/585—Connections for building structures in general of bar-shaped building elements with a closed cross-section of substantially circular form with separate connection devices
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C35/00—Heating, cooling or curing, e.g. crosslinking or vulcanising; Apparatus therefor
- B29C35/02—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould
- B29C35/08—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation
- B29C35/0805—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation using electromagnetic radiation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C57/00—Shaping of tube ends, e.g. flanging, belling or closing; Apparatus therefor, e.g. collapsible mandrels
- B29C57/10—Closing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/28—Shaping operations therefor
- B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
- B29C70/42—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/28—Shaping operations therefor
- B29C70/54—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations, e.g. feeding or storage of prepregs or SMC after impregnation or during ageing
- B29C70/545—Perforating, cutting or machining during or after moulding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/68—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts by incorporating or moulding on preformed parts, e.g. inserts or layers, e.g. foam blocks
- B29C70/86—Incorporated in coherent impregnated reinforcing layers, e.g. by winding
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
- E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
- E04B1/18—Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons
- E04B1/19—Three-dimensional framework structures
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C35/00—Heating, cooling or curing, e.g. crosslinking or vulcanising; Apparatus therefor
- B29C35/02—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould
- B29C35/08—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation
- B29C35/0805—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation using electromagnetic radiation
- B29C2035/0811—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation using electromagnetic radiation using induction
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C63/00—Lining or sheathing, i.e. applying preformed layers or sheathings of plastics; Apparatus therefor
- B29C63/0017—Lining or sheathing, i.e. applying preformed layers or sheathings of plastics; Apparatus therefor characterised by the choice of the material
- B29C63/0021—Lining or sheathing, i.e. applying preformed layers or sheathings of plastics; Apparatus therefor characterised by the choice of the material with coherent impregnated reinforcing layers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C63/00—Lining or sheathing, i.e. applying preformed layers or sheathings of plastics; Apparatus therefor
- B29C63/24—Lining or sheathing, i.e. applying preformed layers or sheathings of plastics; Apparatus therefor using threads
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
- B29L2031/00—Other particular articles
- B29L2031/727—Fastening elements
- B29L2031/7278—Couplings, connectors, nipples
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
- E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
- E04B1/18—Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons
- E04B1/19—Three-dimensional framework structures
- E04B1/1903—Connecting nodes specially adapted therefor
- E04B1/1906—Connecting nodes specially adapted therefor with central spherical, semispherical or polyhedral connecting element
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
- E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
- E04B1/38—Connections for building structures in general
- E04B1/58—Connections for building structures in general of bar-shaped building elements
- E04B1/5825—Connections for building structures in general of bar-shaped building elements with a closed cross-section
- E04B1/5837—Connections for building structures in general of bar-shaped building elements with a closed cross-section of substantially circular form
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
- E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
- E04B1/18—Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons
- E04B1/19—Three-dimensional framework structures
- E04B2001/1924—Struts specially adapted therefor
- E04B2001/1927—Struts specially adapted therefor of essentially circular cross section
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
- E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
- E04B1/18—Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons
- E04B1/19—Three-dimensional framework structures
- E04B2001/1957—Details of connections between nodes and struts
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
- E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
- E04B1/18—Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons
- E04B1/19—Three-dimensional framework structures
- E04B2001/1957—Details of connections between nodes and struts
- E04B2001/196—Screw connections with axis parallel to the main axis of the strut
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
- E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
- E04B1/38—Connections for building structures in general
- E04B1/58—Connections for building structures in general of bar-shaped building elements
- E04B2001/5887—Connections for building structures in general of bar-shaped building elements using connectors with sockets
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Architecture (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
- Joining Of Building Structures In Genera (AREA)
- Mutual Connection Of Rods And Tubes (AREA)
Abstract
本发明提供用于将连结构件接合在纤维增强塑料制结构构件的端部而作为结构构件进行使用的连结结构和加工方法。连结结构具备:纤维增强塑料制结构构件(1),其使纤维增强塑料制结构构件的端部狭窄;加固构件(4),其与该纤维增强塑料制结构构件的狭窄部外周紧贴而抑制扩径;卡止构件(2),其在轴向上设置有贯穿孔(2a),且内嵌于纤维增强塑料制结构构件(1)的狭窄部(1a);连结固定构件(3),其在侧部设置有止转件;以及间隔件(5),其以仅对该连结固定构件(3)的旋转进行约束且能够在轴向上滑动的状态使连结固定构件(3)贯穿,并安装在纤维增强塑料制结构构件(1)的端部与所述被连结构件(7)之间,通过该间隔件(5)的旋转而使连结固定构件(3)与被连结构件(7)的螺纹孔(7a)螺合并连结。
Description
技术领域
本发明涉及在纤维增强塑料制结构构件的连结部分接合了连结构件的连结结构以及连结部分的加工方法。
背景技术
虽然纤维增强塑料制结构构件的比强度和比刚性等优异,但是单独用作结构构件的情况较少,而是在将金属制的连结构件接合在连结部分并使其一体化的状态下使用。
例如在建筑结构物中,将连结构件接合在管状的纤维增强塑料制结构构件的两端的连结部分上而用作体育设施等大跨度的轻型屋顶或者射电望远镜、宇宙空间站等立体桁架用构件。
另外,将连结构件接合在管状的纤维增强塑料制结构构件的两端的连结部分上而用作进行部件的排列、组装的拣选用并联连杆机器人的机械臂。
通常,在将连结构件接合在纤维增强塑料制结构构件上时,采用将连结构件嵌合在作为连结部分的开口部而由粘接剂固定的方法。
在传递较大载荷的桁架构件等中,如非专利文献1所记载的那样,采用以下方法:将连结构件嵌合在纤维增强塑料制结构构件的作为连结部分的开口部,使卡定销贯穿两者的重叠部分而使两者接合。
另外,在专利文献1中公开了一种在趋向端部而收敛的纤维增强塑料中空结构体的端部开口设置供杆端螺接的螺合部的结构构件,来作为能够实现低成本化和轻型化的结构构件。
此外,在专利文献2中公开了一种纤维增强塑料制桁架构件来作为耐热循环性优异的纤维增强塑料制桁架构件,该纤维增强塑料制桁架构件在纤维增强塑料制的筒体的内周面设置有趋向端部而孔径变小的锥状的卡止部,在由凸缘和向凸缘的轴向一侧面突出成形的嵌合部间隔件构成的端部配件的嵌合部外周面设置有与所述筒体的卡止部紧贴的锥状卡止部。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2003-328498号公报
专利文献2:日本实开平7-4998公报
非专利文献
非专利文献1:米丸启介等3人、CFRP制桁架的开发(其3)、清水建设研究报告第76号、2002年10月、23页-24页
发明内容
发明所要解决的课题
虽然将连结构件嵌合在纤维增强塑料制结构构件的连结部分而由粘接剂固定的方法简便,但是由于粘接剂的剪切强度在结构构件的轴向的强度的几十分之一以下,因此为了得到与结构构件相当的耐载荷,必须将嵌合部变长来获得接合面积。然而,若将嵌合部变长则存在连结构件的重量增加的缺点。
另外,虽然将连结构件嵌合在纤维增强塑料制结构构件的连结部分,使卡止销贯穿两者的重叠部分来使两者连结的方法与仅由粘接剂固定相比,能够由较短的嵌合部得到较高的接合强度,但是存在因用于供卡止销通过的穿孔而使所述管的耐载荷降低的缺点。另外,结构构件与所述连结构件的热膨胀经由卡止销而被彼此约束,因此在温度变化较大的环境下,可能因热应力而导致卡止销、该卡止销的周边受到损伤。此外,在所述管为碳纤维增强塑料制时,由于卡止销与穿孔侧面的碳纤维直接接触,因此可能产生电化腐蚀、氢脆化而导致损伤。
另外,在专利文献1所记载的结构构件中,由于将呈两端收拢形状的纤维增强塑料制中空结构体一体地成形,因此无法简单地取出成形所使用的衬垫(模具材料),除此之外,还存在树脂浸渍的工序中需要模具等、制造工序复杂且加工成本增加的问题。另外,虽然使用了在纤维组织成形后浸渍树脂的方法,但是在该方法中存在容易产生树脂的浸渍不良的缺点。此外,纤维组织的成形所使用的编织、绕丝等方法存在以下缺点:难以将沿轴向取向的增强纤维的比例提高,从而与由薄片缠绕法、拉制成形法所制造的纤维增强塑料制结构构件相比,轴向的耐载荷不佳。
另外,在专利文献2所记载的纤维增强塑料制桁架构件中,端部配件的凸缘与卡止部成为一体,因此无法对所述筒体的卡止部的接触面施加预载荷。由此,在作用有交变载荷时,卡止部的接触面可能容易相对地滑动,从而产生磨损而导致轴向上的脱出。
为此,本发明的目的在于,提供一种将连结构件可靠地卡止于连结部分并且高强度且耐久性优异的纤维增强塑料制结构构件的连结结构以及连结部分的加工方法。
用于解决课题的方案
为了解决上述课题,本发明的主旨在于,具备加固构件,其以与纤维增强塑料制结构构件的形成为锥状的连结部分的外周面紧贴的方式被安装;卡止构件,其以与所述连结部分的内周面紧贴且与所述加固构件对置配置的方式被安装;以及连结固定构件,其贯穿卡止构件而连结固定于被连结构件,并且利用所述加固构件以及所述卡止构件将所述连结部分设定为夹压状态。
另外,第二课题解决方案的主旨在于,所述连结结构具备:所述连结固定构件,其在侧部设置有止转件;以及间隔件,其以仅对所述连结固定构件的旋转进行约束且能够在轴向上滑动的状态使所述连结固定构件贯穿,并且安装在所述纤维增强塑料制结构构件的端部与所述被连结构件之间,通过所述间隔件的旋转,使所述连结固定构件与所述被连结构件的螺纹孔螺合而连结。
另外,第三课题解决方案的主旨在于,所述连结结构具备:所述连结固定构件,其在侧部设置有键槽;间隔件,其在侧部设置有螺纹孔,并在所述纤维增强塑料制结构构件的端部与所述被连结构件之间以使所述连结固定构件贯穿的方式被安装;以及止动螺钉,其使前端嵌入所述连结固定构件的键槽,并与所述间隔件的螺纹孔螺合,所述止动螺钉以仅对所述连结固定构件相对于所述间隔件的旋转进行约束且能够在轴向上滑动的状态嵌入所述连结固定构件的键槽,通过所述间隔件的旋转,使所述连结固定构件与所述被连结构件的螺纹孔螺合而连结。
另外,第四课题解决方案的主旨在于,所述卡止构件与所述连结固定构件构成为一体。
另外,第五课题解决方案的主旨在于,具备:加固构件,其以与纤维增强塑料制结构构件的形成为锥状的连结部分的外周面紧贴的方式被安装;卡止构件,其以与所述连结部分的内周面紧贴且与所述加固构件对置配置的方式被安装;连结配件,其与卡止构件螺合而连结固定于被连结构件;以及内螺纹构件,其与所述连结配件螺合,并且利用所述加固构件以及所述卡止构件将所述连结部分设定为夹压状态。
另外,第六课题解决方案的主旨在于,所述连结部分伴随着至少一个部位的端部的切口而成形。
另外,第七课题解决方案的主旨在于,所述纤维增强塑料制结构构件由被长纤维增强的塑料材料构成。
另外,第八课题解决方案的主旨在于,所述加固构件通过将浸渍有树脂的纤维束卷绕在所述连结部分的外周面而成形。
另外,第九课题解决方案的主旨在于,将卡止构件紧贴纤维增强塑料制结构构件的连结部分的内周面而被安装的连结结构的连结部分的加工方法,所述加工方法包括:加热工序,其将所述连结部分加热而使所述连结部分软化;变形工序,其使成形模具抵接在通过加热工序而软化后的状态的所述连结部分的外周面,从而使所述连结部分变形;以及成形工序,其使卡止构件压接在通过变形工序而变形后的所述连结部分的内周面,在所述卡止构件与所述成形模具之间夹持所述连结部分,从而使连结部分成形为锥状。
另外,第十课题解决方案的主旨在于,在所述变形工序中,将所述加固构件的内周面抵接在通过所述加热工序而软化后的状态的所述连结部分的外周面,从而使所述连结部分变形。
另外,第十一课题解决方案的主旨在于,所述加工方法包括在所述管的端面设置至少一个部位的切口的切口工序。
另外,第十二课题解决方案的主旨在于,所述加热工序中的加热机构为感应加热。
另外,第十三课题解决方案的主旨在于,所述纤维增强塑料制结构构件的基质树脂为热固性塑料,并且,在所述变形工序前,所述基质树脂并未完全热固化。
另外,第十四课题解决方案的主旨在于,所述加热工序中的加热温度为所述基质树脂的玻璃化转变温度以上。
发明效果
根据如以上那样的本发明的连结结构,能够将现成的纤维增强塑料制结构构件以任意的长度连结,并且,通过以加固构件的强度支承作用于连结固定构件上的轴向的拉伸载荷,从而实现不使用卡止销就能够进行不依赖粘接剂剪切强度的高强度的连结。另外,通过加固构件和卡止构件将连结部分设定为夹压的状态,因此即使在连结固定构件的轴向上作用有交变载荷时,在连结结构也难以产生松脱、磨损,从而加工为可靠性较高的连结。
附图说明
图1是将本发明的实施方式1的纤维增强塑料制结构构件的连结结构的概要结构呈局部剖面示出的侧视图。
图2是示意性地示出本发明的实施方式1的加固构件的安装方法的立体图。
图3是示意性地示出本发明的实施方式1的加固构件的另一安装方法的立体图。
图4是示意性地示出本发明的实施方式1的间隔件的立体图。
图5是示意性地示出本发明的实施方式1的另一间隔件的立体图。
图6是将本发明的实施方式2的纤维增强塑料制结构构件的连结结构的概要结构呈局部剖面示出的侧视图。
图7的(a)至(e)是示出将本发明的实施方式1的纤维增强塑料制结构构件的端部狭窄的概要工序的工序图。
图8的(a)至(e)是示出在将本发明的实施方式1的纤维增强塑料制结构构件的端部狭窄的同时还安装加固构件的概要工序的工序图。
图9是将本发明的实施例的拉伸试验片的概要呈局部剖面示出的侧视图。
图10是将本发明的实施例的比较中所使用的拉伸试验片的概要呈局部剖面示出的侧视图。
具体实施方式
以下,根据附图所示的实施方式对本发明进行详细说明。但是,只要该实施方式中所记载的构成要素、形状、相对配置等没有特别记载,其主旨并非仅将本发明的范围限定于此,而只不过是说明例而已。
实施方式1
图1将本发明的实施方式1的纤维增强塑料制结构构件的连结结构的概要结构呈局部剖面示出。连结结构具备:加固构件4,其以与纤维增强塑料制结构构件1的形成为锥状的作为连结部分的端部开口部的外周面紧贴的方式被安装;卡止构件2,其以与连结部分的内周面紧贴并且与加固构件4对置配置的方式被安装;以及连结固定构件3,其贯穿加固构件4以及卡止构件2而连结固定于被连结构件8,并且利用加固构件4以及卡止构件2将结构构件1的连结部分设定为夹压状态。
结构构件1由包括纤维增强塑料材料的管状的成形体构成,作为连结部分的端部开口部形成于狭窄成锥状的狭窄部1a。作为纤维增强塑料材料,例如列举出碳纤维增强塑料材料、玻璃纤维增强塑料等。形成于结构构件1的连结部分也可以设置在端部开口部以外的位置,只要是根据使用结构构件的结构设计而设置即可,未特别地限定。例如,连结部分还能够形成在结构构件1的中间部分。
另外,结构构件1的连结部分形成为锥状,如后述那样,从而能够利用连结固定构件3将加固构件4以及卡止构件2夹压并牢固地安装。在该情况下,夹压是指将加固构件4以及卡止构件2压接于连结部分而夹持该连结部分的状态,只要卡止构件2以不与连结部分偏移的方式压接,则与连结部分粘接与否均可。
在将作为连结部分的筒状的狭窄部1a形成为锥状时,能够沿轴向局部地切除连结部分,将剩余的窄条形部分以向内侧变窄的方式倾斜而形成为锥状。除了这样的方法以外,还考虑以下方法:使连结部分的一部分向内侧弯曲而使前端部分向内侧变窄,从而形成为锥状。
卡止构件2以与狭窄部1a的内周面紧贴的方式形成为圆锥台状的筒体,并在中心部形成有供连结固定构件3的轴部3b贯穿的开口。而且,卡止构件2配置在与加固构件4对置的位置。卡止构件2例如能够使用金属材料、塑料材料或陶瓷材料这种材料成形。
加固构件4以与狭窄部1a的外周面紧贴的方式形成为圆锥台状的筒体,并紧贴于狭窄部1a的外周面来对连结部分进行加固。加固构件4例如能够使用金属材料、纤维增强塑料材料这种材料成形,并通过如图2所示那样将加工成预先规定的形状的构件外嵌于纤维增强塑料制结构构件1的狭窄部1a而进行粘接的方法来安装,或者通过如图3所示那样将浸渍有树脂的纤维卷绕在纤维增强塑料制结构构件1的狭窄部1a的外周的方法来安装。
连结固定构件具有直径比卡止构件2的贯穿孔2a大的头部3a,并且在轴部3b设置有键槽3c。如图4所示,在间隔件5设置有用于供连结固定构件3贯穿的贯穿孔5a、用于在侧部卡住扳手的一对以上的平行的面5b、用于安装止动螺钉7的螺纹孔5c以及用于与加固构件4抵接的凸缘5d,在凸缘5c侧的贯穿孔5a设置有用于避免与卡止构件2抵接的释放孔5e。需要说明的是,用于卡住扳手的形状并不局限于一对以上的平行的平面,例如可以如图5所示那样在侧部设置一个以上的凹部6b、或者虽然省略了附图但是也可以设置一个以上的突起。另外,凸缘5d未必需要与间隔件5一体形成,凸缘5d的部分也可以作为垫圈而分离。
止动螺钉7以仅对连结固定构件3相对于间隔件5的旋转进行约束且能够在轴向上滑动的状态嵌入连结固定构件3的键槽3c,该止动螺钉7通过使间隔件5旋转而能够将连结固定构件3与被连结构件8的螺纹孔8a螺合来进行连结。
随着与被连结构件8的连结,在对连结固定构件3进行卡止的卡止构件2沿轴向作用有拉拽的力,在该相反作用下加固构件4的端部被间隔件5按压。其结果是,在卡止构件2与狭窄部1a的接触面施加压缩载荷,即使在作用有交变载荷的情况下,也能够抑制卡止部相对地滑动,从而能够防止因磨损导致的脱出。
实施方式2
图6是将本发明的实施方式2的纤维增强塑料制结构构件的连结结构的概要结构呈局部剖面示出的侧视图。纤维增强塑料制结构构件1以及加固构件4与实施方式1相同,卡止构件9也与实施方式1的卡止构件2大致相同,但是在卡止构件9设置与连结配件10的螺纹部螺合的螺纹孔9a来代替贯穿孔。
连结配件10具有经由螺栓12而安装于被连结构件13的卡止部10a和外螺纹部10b,并在螺合内螺纹构件11的状态下与卡止构件9的螺纹孔9a螺合。虽然是通过将内螺纹构件11紧固而能够对卡止构件9与狭窄部1a的接触面施加压缩载荷的结构,但是内螺纹构件11未直接参与与被连结构件13的连结,因此不论作用于连结配件10的轴向的力如何都能够对卡止构件9与狭窄部1a的接触面任意地施加压缩载荷。需要说明的是,在图6中,连结配件10呈球窝接头的形状,但是只要具有与卡止构件9的螺纹孔螺合的外螺纹,则并不局限于卡止部的形状。
在本实施方式中,通过与被连结构件13的连结没有直接关系的内螺纹构件11的紧固而能够对卡止构件9与纤维增强塑料制结构构件1的卡止部的接触面施加任意的压缩载荷,即使是作用有交变载荷的用途也能够抑制卡止部相对地滑动而防止因磨损导致的脱出。
图7是示出使本发明的实施方式1的纤维增强塑料制结构构件的端部狭窄而成为纤维增强塑料制结构构件1的概要工序的工序图。图7的(a)是构件插入工序,将使连结固定构件3贯穿的卡止构件2插入在端部设置有切口14a的纤维增强塑料制结构构件14之后,在图7的(b)的加热工序中,将所述管14的端部配置于高频加热线圈15内并加热至软化温度。图7的(c)为变形工序,在所述管14的端部成为规定的温度之后,将所述管14的端部压入锥状的成形模具16而使其变形为狭窄,在图7的(d)所示的成形工序中,通过将连结固定构件3抽出而将卡止构件2压接于作为连结部分的端部开口部的内周面,从而在卡止构件2与成形模具16之间夹持所述管14的连结部分而加压形成。如此,通过在变形工序后的软化状态下加压,从而能够使所述管14的连结部分成形为卡止构件2与加固构件4紧贴的形状,并且能够促进向成形模具16与卡止构件2的热传导来缩短冷却时间。
图8是示出在使纤维增强塑料制结构构件14的端部狭窄的同时还安装加固构件4的概要工序的工序图。在保持架17设置有加固构件4以装卸自如的方式内嵌的凹部17a,在开口侧安装有用于将所述管14的端部向加固构件4的内侧引导的引导件18。该引导件18具有能够承受由所述管14的直筒部分引起的扩径的弹性。加工方法除了将预先在内面涂敷了粘接剂的加固构件4事先安装于保持架17之外,与图8所示的工序大致相同,根据该方法,能够在使纤维增强塑料制结构构件14的端部狭窄而成形为与卡止构件2紧贴的形状的同时还安装加固构件4。
实施例
通过上述方法,将连结部分实际地设置于纤维增强塑料制管,进行拉伸试验。
在本实施例中,使用外径50mm×内径46mm×长度300mm的CFRP管(株式会社HOPEC制造)来作为纤维增强塑料制结构构件。所述CFRP管将厚度0.1mm的单向预成型料(Toray株式会社制造3252S-10)从最外层按0度6层、90度13层、0度1层的顺序通过薄片缠绕法层叠之后,在热硬化炉中以大约130度将其加热硬化。
卡止构件使用超硬铝,从直径50mm的圆棒中切割出筒体,该筒体具有底面直径46mm、高度25mm、斜度角25度的圆锥台的外形,并且沿中心轴具有直径16mm的贯穿孔。
另外,在连结固定构件直接使用了长度100mm的M16内六角螺栓(强度分区10.9)。
加固构件将浸渍有树脂的纤维束卷绕于连结部分的外周面,纤维束使用PAN系碳纤维的常规丝束TC-33(FORMOSA PLASTICS制造),含浸用树脂使用低粘土的环氧树脂GM6800(BLENNY技研制)。
在连结部分的加工时,准备用于将CFRP管的连结部分成形为锥状的以斜度角25度缩径的线形锥形状的成形模具。
连结部分的加工如下步骤:在首先以#180的砂纸除去CFRP管内周面的脱模材料之后,将CFRP管的端部沿圆周在等间隔的十二个部位从端部到30mm为止切成三角形状,使剩余的窄条形部分以向内侧变窄的方式倾斜,从而能够形成斜度角25度的线形锥度。
接下来,在使内六角螺栓贯穿卡止构件并将其插入连结部分之后,由热风枪将连结部分加热至150℃并压入成形模具,以使窄条形部分向内侧变窄的方式变形。在此之后,马上将内六角螺栓的前端通过成形模具的贯穿孔而抽出,从而由成形模具与卡止构件夹住窄条形部分而成形为与卡止构件的外周面紧贴的锥状。
加固构件的安装是通过用手将浸渍有树脂的纤维束卷绕的方法进行的,卷绕为0.5mm左右的厚度要将使浸渍树脂硬化24小时的工序重复八次,并卷绕至厚度为4mm为止。
卡止构件向连结部分的接合使用丙烯酸粘接剂Y-610(CEMEDINE株式会社)。从连结部分与卡止构件的间隙涂敷粘接剂之后,将螺母安装并拧入内六角螺栓,从而使卡止构件与连结部分紧贴,并在室温下放置24小时从而使其固定。通过以上的方法,在CFRP管的两端设置连结结构从而成为图9示出的形状的拉伸试验片。
另外,为了比较,通过将圆筒状的卡止构件嵌合在CFRP管的开口部并由粘接剂固定的方法,制作出图10示出的形状的拉伸试验片。CFRP管、粘接剂以及内六角螺栓使用与上述的本实施例相同的物品,圆筒状的卡止构件也与所述卡止构件同样地从超硬铝A7075中切出。圆筒状的卡止构件的尺寸为外径46mm×内径16mm×长度25mm,并且设为相对于CFRP管的内径而稍微过盈配合。
圆筒状的卡止构件的安装方法如下步骤:在以砂纸除去CFRP管的内周面的脱模材料之后,较薄地涂敷粘接剂并压入在管开口部贯穿有内六角螺栓的圆筒状的卡止构件,在室温下放置24小时从而使其固定。
拉伸试验使用万能材料试验机UH-F1000kNI(岛津制作所)。试验时的载荷范围为200kN,且以1mm/分的速度进行拉伸试验。其结果是,比较材料的最大载荷为88kN,与此相对,本实施例的最大载荷为130kN,示出了比较材料的大约1.5倍的耐载荷。
附图标记说明
1纤维增强塑料制结构构件、1a狭窄部、2卡止构件、2a贯穿孔、3连结固定构件、3a头部、3b轴部、4加固构件、5间隔件、5a贯穿孔、5b平行的面、5c螺纹孔、5d凸缘、5e释放孔、6间隔件、6a贯穿孔、6b凹部、6c螺纹孔、6d凸缘、7止动螺钉、8被连结构件、8a螺纹孔、9卡止构件、9a螺纹孔、10连结配件、10a卡止部、10b外螺纹部、11内螺纹构件、12螺栓、13被连结构件、14纤维增强塑料制结构构件、14a切口、15高频加热线圈、16成形模具、17保持架、17a凹部、18引导件、19纤维束、20中继辊、21中继辊、22中继辊、23纤维供给引导件、24树脂浴、25将连结部分加工为锥状的CFRP管、26实施例中的卡止构件、27M16内六角螺栓、28实施例中的加固构件、29M16螺母、30垫圈、31CFRP管、32圆筒状的卡止构件。
Claims (14)
1.一种纤维增强塑料制结构构件的连结结构,其具备:
加固构件,其以与纤维增强塑料制结构构件的形成为锥状的连结部分的外周面紧贴的方式被安装;
卡止构件,其以与所述连结部分的内周面紧贴且与所述加固构件对置配置的方式被安装;以及
连结固定构件,其贯穿所述加固构件以及所述卡止构件而连结固定于被连结构件,并且利用所述加固构件以及所述卡止构件将所述连结部分设定为夹压状态。
2.根据权利要求1所述的纤维增强塑料制结构构件的连结结构,其特征在于,
所述连结结构具备:
所述连结固定构件,其在侧部设置有止转件;以及
间隔件,其以仅对该连结固定构件的旋转进行约束且能够在轴向上滑动的状态使所述连结固定构件贯穿,并且安装在所述纤维增强塑料制结构构件的端部与所述被连结构件之间,
通过所述间隔件的旋转,使所述连结固定构件与所述被连结构件的螺纹孔螺合而连结。
3.根据权利要求1所述的纤维增强塑料制结构构件的连结结构,其特征在于,
所述连结结构具备:
所述连结固定构件,其在侧部设置有键槽;
间隔件,其在侧部设置有螺纹孔,并在所述纤维增强塑料制结构构件的端部与所述被连结构件之间以使所述连结固定构件贯穿的方式被安装;以及
止动螺钉,其使前端嵌入所述连结固定构件的键槽,并与所述间隔件的螺纹孔螺合,
所述止动螺钉以仅对所述连结固定构件相对于所述间隔件的旋转进行约束且能够在轴向上滑动的状态嵌入所述连结固定构件的键槽,通过所述间隔件的旋转,使所述连结固定构件与所述被连结构件的螺纹孔螺合而连结。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的纤维增强塑料制结构构件的连结结构,其特征在于,
所述卡止构件与所述连结固定构件构成为一体。
5.一种纤维增强塑料制结构构件的连结结构,其具备:
加固构件,其以与纤维增强塑料制结构构件的形成为锥状的连结部分的外周面紧贴的方式被安装;
卡止构件,其以与所述连结部分的内周面紧贴且与所述加固构件对置配置的方式被安装;
连结配件,其与卡止构件螺合而连结固定于被连结构件;以及
内螺纹构件,其与所述连结配件螺合,并且利用所述加固构件以及所述卡止构件将所述连结部分设定为夹压状态。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的纤维增强塑料制结构构件的连结结构,其特征在于,
所述连结部分伴随着至少一个部位的端部的切口而成形。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的纤维增强塑料制结构构件的连结结构,其特征在于,
所述纤维增强塑料制结构构件由被长纤维增强的塑料材料构成。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的纤维增强塑料制结构构件的连结结构,其特征在于,
所述加固构件通过将浸渍有树脂的纤维束卷绕在所述连结部分的外周面而成形。
9.一种纤维增强塑料制结构构件的连结部分的加工方法,是将卡止构件紧贴纤维增强塑料制结构构件的连结部分的内周面而被安装的连结结构的连结部分的加工方法,
所述加工方法包括:
加热工序,其将所述连结部分加热而使所述连结部分软化;
变形工序,其使成形模具抵接在通过加热工序而软化后的状态的所述连结部分的外周面,从而使所述连结部分变形;以及
成形工序,其使卡止构件压接在通过变形工序而变形后的所述连结部分的内周面,在所述卡止构件与所述成形模具之间夹持所述连结部分,从而使连结部分成形为锥状。
10.根据权利要求9所述的纤维增强塑料制结构构件的连结部分的加工方法,其特征在于,
在所述变形工序中,将所述加固构件的内周面抵接在通过所述加热工序而软化后的状态的所述连结部分的外周面,从而使所述连结部分变形。
11.根据权利要求9或10所述的纤维增强塑料制结构构件的连结部分的加工方法,其特征在于,
所述加工方法包括在所述管的端面设置至少一个部位的切口的切口工序。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的纤维增强塑料制结构构件的连结部分的加工方法,其特征在于,
所述加热工序中的加热机构为感应加热。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的纤维增强塑料制结构构件的连结部分的加工方法,其特征在于,
所述纤维增强塑料制结构构件的基质树脂为热固性塑料,并且,在所述变形工序前,所述基质树脂并未完全热固化。
14.根据权利要求9至13中任一项所述的纤维增强塑料制结构构件的连结部分的加工方法,其特征在于,
所述加热工序中的加热温度为所述基质树脂的玻璃化转变温度以上。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017064746A JP6531920B2 (ja) | 2017-03-29 | 2017-03-29 | 繊維強化プラスチック製構造部材の連結構造及び連結部分の加工方法 |
JP2017-064746 | 2017-03-29 | ||
PCT/JP2018/009855 WO2018180478A1 (ja) | 2017-03-29 | 2018-03-14 | 繊維強化プラスチック製構造部材の連結構造及び連結部分の加工方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN109790708A true CN109790708A (zh) | 2019-05-21 |
Family
ID=63675411
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201880003709.3A Pending CN109790708A (zh) | 2017-03-29 | 2018-03-14 | 纤维增强塑料制结构构件的连结结构以及连结部分的加工方法 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20190242115A1 (zh) |
EP (1) | EP3498927A4 (zh) |
JP (1) | JP6531920B2 (zh) |
KR (1) | KR20190131008A (zh) |
CN (1) | CN109790708A (zh) |
WO (1) | WO2018180478A1 (zh) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102300682B1 (ko) * | 2020-04-29 | 2021-09-09 | 한국생산기술연구원 | 복합재를 포함하는 라싱 바 및, 그 제조방법 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CH680304A5 (zh) * | 1990-02-16 | 1992-07-31 | Syma Intercontinental Sa | |
DE4029008C1 (zh) * | 1990-09-13 | 1991-10-31 | Deutsche Forschungsanstalt Fuer Luft- Und Raumfahrt Ev, 5300 Bonn, De | |
DE4202249C2 (de) * | 1992-01-28 | 1998-10-29 | Erich Tausend | Koaxial verschraubte Stabverbindung für Fachwerkkonstruktionen |
JPH11350592A (ja) * | 1998-06-11 | 1999-12-21 | Ohbayashi Corp | トラス部材の接合構造 |
JP4241984B2 (ja) * | 1999-02-10 | 2009-03-18 | 櫻護謨株式会社 | 構造部材及びその製造方法 |
JP3692329B2 (ja) | 2002-05-13 | 2005-09-07 | 三菱重工業株式会社 | 強度部材、トラス構造、及び強度部材の製造方法 |
-
2017
- 2017-03-29 JP JP2017064746A patent/JP6531920B2/ja active Active
-
2018
- 2018-03-14 US US16/333,314 patent/US20190242115A1/en not_active Abandoned
- 2018-03-14 CN CN201880003709.3A patent/CN109790708A/zh active Pending
- 2018-03-14 WO PCT/JP2018/009855 patent/WO2018180478A1/ja unknown
- 2018-03-14 EP EP18777682.8A patent/EP3498927A4/en not_active Withdrawn
- 2018-03-14 KR KR1020197008886A patent/KR20190131008A/ko unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20190242115A1 (en) | 2019-08-08 |
KR20190131008A (ko) | 2019-11-25 |
JP6531920B2 (ja) | 2019-06-19 |
WO2018180478A1 (ja) | 2018-10-04 |
JP2018168540A (ja) | 2018-11-01 |
EP3498927A4 (en) | 2019-09-04 |
EP3498927A1 (en) | 2019-06-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11536306B2 (en) | Attachment of composite lug to composite structural tube | |
EP2354006B1 (en) | Extendible structure | |
US9259878B2 (en) | Part made of a composite, its manufacturing process and connecting rod obtained by this process | |
KR101283493B1 (ko) | 조화된 브레이드 | |
CN108790651A (zh) | 车辆的悬架臂 | |
CN109790708A (zh) | 纤维增强塑料制结构构件的连结结构以及连结部分的加工方法 | |
KR101646050B1 (ko) | 복합소재를 이용한 자전거 프레임 및 그 제조방법 | |
US10774858B2 (en) | Assemblies including shape memory alloy fittings and composite structural members | |
CN108533588B (zh) | 复合接头 | |
JPH07317214A (ja) | 繊維強化樹脂複合筋材及びその製造方法 | |
CN104325664B (zh) | 一种连续纤维树脂基复合材料紧固件的制备方法 | |
CN105034412B (zh) | 一种高效抗疲劳复合材料与金属的连接接头及其连接方法 | |
CN103074731A (zh) | 高性能纤维绳索的端头结构及其制造方法 | |
WO1995033109A1 (fr) | Materiau de renforcement composite a base de resine renforcee par fibres, et son procede de production | |
CN103375375A (zh) | 具有加固结构连接器的活性材料金属丝致动器 | |
RU2819679C1 (ru) | Способ создания приложения нагрузки с принудительной блокировкой для стержня растяжения-сжатия и соответствующий стержень | |
KR100211732B1 (ko) | 섬유 보강복합재 격자구조물의 제조방법 | |
CN207788787U (zh) | 一种螺栓装配装置 | |
US20100021121A1 (en) | Method for forming a coupling unit on a long composite fibre section | |
JP5033431B2 (ja) | 繊維補強材の成形方法 | |
JP2004050670A (ja) | 繊維強化プラスチックの接合構造及び接合方法 | |
JP2010053255A (ja) | 繊維強化複合材料 | |
JPH0434267A (ja) | ピストンピンの製造方法 | |
JPH05179761A (ja) | 複合撚合型抗張力条体の端末定着方法 | |
JPH03151444A (ja) | コンクリート用補強材 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20190521 |
|
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |