CN110561765A - 一种大尺寸复合材料制件的连接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于航空复合材料结构设计技术领域，具体涉及一种大尺寸复合材料制件的连接方法，用于大尺寸复合材料制件的连接。该方法主要通过在复合材料构件的连接处引入中间过渡层，将复合材料构件连接区打成斜台阶，并将表面打磨成粗糙的表面以增强粘接强度，在过渡区及两个斜台阶之间采用复合材料预浸料粘接在一起，同时在两者之间采用纤维束进行厚度方向增强连接。采用本发明提出的复合材料连接方法，可以有效的提高连接强度；避免由于机械连接导致的应力集中，造成构件的低应力破坏。

Description

一种大尺寸复合材料制件的连接方法
技术领域
本发明属于航空复合材料结构设计技术领域，具体涉及一种大尺寸复合材料制件的连接方法，用于大尺寸复合材料制件的连接。
背景技术
航空结构设计领域内大型复合材料构件由于受成型设备的限制，直接成型大型复合材料构件的难度较大，成本高昂，因此通常利用小尺寸复合材料构件通过二次连接来获得大尺寸复合材料构件；对于小尺寸复合材料连接，目前常用的连接方法为采用螺栓、螺钉等机械紧固方式，以此实现大出处复合材料构件的机械连接，但该方法会在螺栓和螺孔等边角位置产生应力集中导致构件的低应力破坏。现有的常规连接方式均存在安全隐患。
发明内容
发明目的：现有技术主要通过螺栓、螺钉等机械紧固方式实现大型复杂复合材料构件的机械连接，但该方法会在螺栓和螺孔等边角位置产生应力集中导致构件的低应力破坏；为了解决上述问题，本发明提出一种大尺寸复合材料制件的连接方法。
技术方案：本发明提出的一种大尺寸复合材料制件的连接方法的实现方案如下；该方法是在复合材料构件的连接处引入中间过渡层，并在中间过渡层区域将不同的复合材料构件打成斜台阶，在两个斜台阶之间采用复合材料预浸料粘接在一起，同时在连接区采用纤维束进行厚度方向的加强。该方法可以有效的降低采用螺栓连接引起的应力集中，同时有效的提高构件之间的连接强度，能够满足大型复杂复合材料构件的制造。
优选的，上述技术方案中所述斜台阶便于成型，强度均匀过渡，不会导致应力集中。
优选的，技术方案中所述的预浸料采用室温固化的预浸料，便于粘接操作。
优选的，技术方案中预浸料采用与复合材料构件接近的材料；相容性好；环境适应性更为优良。
优选的，技术方案中纤维束采用室温固化的纤维束，可以提高构件厚度方向的连接强度。
优选的，技术方案中纤维束采用与复合材料构件接近的材料。
优选的，技术方案中孔间距一致的双排连接，更有利于连接强度，便于孔定位。
优选的，技术方案中纤维束两端增加一定的有效长度，便于在振动环境中，保证连接强度。
优选的，技术方案中，将斜台阶表面打磨成粗糙的表面，便于粘接材料与复合材料更为致密的贴合。以提高粘接强度。
有益技术效果：本发明针对现有大型复杂复合材料构件的连接方法进行改进，采用如上述技术方案中提出的复合材料连接方法，可以有效的提高连接强度；避免由于机械连接导致的应力集中，造成构件的低应力破坏。
附图说明
图1为复合材料制件连接示意图，
图2为复合材料制件连接连接区域俯视图；
编号说明：1-第一复合材料制件，2-第二复合材料制件，3-预浸料，4-纤维束。
具体实施方式
本发明提出了一种大型复杂复合材料制件的连接方法，该方法主要通过在复合材料构件的连接处引入中间过渡层，将复合材料构件连接区打成斜台阶，并将表面打磨成粗糙的表面以增强粘接强度，在过渡区及两个斜台阶之间采用复合材料预浸料粘接在一起，同时在两者之间采用纤维束进行厚度方向增强连接。
在具体实施过程中，将两复合材料制件连接处打成长度为20mm、倾斜角15°、厚度为构件厚度50％的斜台阶、斜台阶表面打磨成粗糙度为12.5的粗糙表面、中间留10mm的过渡区域和斜台阶之间采用室温固化的预浸料粘接在一起在斜台阶中间、位置间距100mm打6mm直径的圆孔；采用直径为6mm、间距为100mm的室温固化的纤维束在斜台阶打孔处进行厚度方向的增强连接。通过这种方法可以将复合材料构件进行连接，能够有效的提高连接强度，完成大型复合材料制件的连接。
本发明可以完成大型复合材料构件的制造，有效提高复合材料构件间的连接强度，该连接方法可以推广至不同材质构件之间的连接。
具体的，请参阅图1，将第一复合材料制件与第二复合材料制件连接处打制出斜台阶；并将斜台阶打磨成粗糙度为12.5的粗糙表面，以便于胶黏剂与复合材料制件之间更好的粘接强度。采用这种斜台阶形式，便于胶粘剂成型，强度均匀过渡，不会导致应力集中，保证了整体结构的强度。
请参阅图1，在第一复合材料制件1和第二复合材料制件2之间留10mm过渡区，并采用室温固化的预浸料3将第一复合材料制件1和第二复合材料制件2粘接在一起。所述预浸料采用与复合材料构件接近的室温固化材料；相容性好，环境适应性更为优良。室温固化便于粘接操作。
请参阅图2，在斜台阶中间位置处、间距100m制出直径为6mm的通孔；采用室温固化、直径为6mm的纤维束4放入斜台阶的通孔中进行厚度方向的增强连接；所述通孔采用孔间距一致的双排形式，更有利于连接强度，便于通孔的加工及两复合材料制件之间的定位。所述纤维束采用与复合材料构件接近的材料，保证整体结构的一致性。

Claims (9)

1.一种大尺寸复合材料制件的连接方法，其特征在于，该方法是在复合材料构件的连接处引入中间过渡层，并在中间过渡层区域将不同的复合材料构件打成斜台阶，在两个斜台阶之间采用复合材料预浸料粘接在一起，同时在复合材料构件连接区打上通孔，将纤维束粘接于通孔内，以增强厚度方向的强度。
2.根据权利要求1所述的复合材料制件的连接方法，其特征在于，所述斜台阶采用梯形形式的结构。
3.根据权利要求1或2所述的复合材料制件的连接方法，其特征在于，所述斜台阶表面打磨成粗糙的表面。
4.根据权利要求1所述的复合材料制件的连接方法，其特征在于，所述的预浸料采用室温固化的预浸料。
5.根据权利要求1或4所述的复合材料制件的连接方法，其特征在于，所述预浸料采用与复合材料构件接近的材料。
6.根据权利要求1所述的复合材料制件的连接方法，其特征在于，所述纤维束采用室温固化的纤维束。
7.根据权利要求6所述的复合材料制件的连接方法，其特征在于，所述纤维束两端增加一定的长度。
8.根据权利要求1、6或7所述根据权利要求1所述的复合材料制件的连接方法，其特征在于，所述纤维束采用与复合材料构件接近的材料。
9.根据权利要求1所述的复合材料制件的连接方法，其特征在于，所述通孔为间距一致的双排通孔形式。
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