CN110966284A - 一种复合材料连接接头及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种复合材料连接接头及其制备方法，它涉及一种连接接头及制备方法，它包括抗压筒身、抗拉环、包络环和两个接头；抗压筒身的两端分别安装有接头，抗拉环紧密地套在装配后的抗压筒身和接头上，包络环紧密地套在抗拉环和接头上；连接接头的制备方法包括：第一步：将纤维增强复合材料成型制得抗压筒身，然后在抗压筒身的两端分别安装一个接头；第二步：将连续纤维增强复合材料沿着抗压筒身轴向方向绕过两个接头的耳片的两端缠绕，加热固化形成抗拉环；第三步：将连续纤维增强复合材料沿着抗压筒身的环向缠绕，包络在抗压筒身、抗拉环和两个连接接头的外表面，加热固化形成包络环，得到复合材料连接接头。本发明机械性能好，易于加工制造。
Description
技术领域
本发明涉及一种连接接头及制备方法，具体涉及一种复合材料连接接头及其制备方法。
背景技术
连接接头是现代机械结构设计中不可或缺的一个重要组成部分，如今常见的飞机、汽车等飞行器中，多以金属承力接头为主。在航空航天或者其他对结构重量有苛刻要求的领域，除了对连接结构有刚度强度等技术指标要求外，对结构的重量也有着苛刻的要求。传统的金属连接接头已经无法满足现代航天、航空、汽车等领域技术要求。如何保证连接结构在满足刚度和强度的条件下实现结构重量的进一步优化是近年来工程研究和设计的一个方向。
发明内容
本发明是为克服现有技术的不足，提供一种机械性能好，易于加工制造的的复合材料连接接头。还提供一种成型工艺简便，层间强度高的连接接头制备方法。
本发明的技术方案是：
方案一：一种复合材料连接接头，它包括抗压筒身、抗拉环、包络环和两个接头；
抗压筒身的两端分别安装有接头，抗拉环紧密地套在装配后的抗压筒身和接头上，包络环紧密地套在抗拉环和接头上；抗拉环和包络环均为加热固化成形的复合材料环，抗压筒身为复合材料筒身。
方案二：一种复合材料连接接头的制备方法，它包括：
第一步：将纤维增强复合材料成型制得抗压筒身，然后在抗压筒身的两端分别安装一个接头；
第二步：将连续纤维增强复合材料沿着抗压筒身轴向方向绕过两个接头的耳片的两端缠绕，加热固化形成抗拉环，抗拉环包覆在抗压筒身和接头上；
第三步：将连续纤维增强复合材料沿着抗压筒身的环向缠绕，包络在抗压筒身、抗拉环和两个连接接头的外表面，加热固化形成包络环，得到复合材料连接接头。
本发明与现有技术相比具有以下效果
本发明提出的复合材料连接接头，充分利用了复合材料的可设计性强、耐疲劳性能好等特点，使其具有优异的抗拉、抗压和抗扭性能。与金属连接接头相比，在保证结构刚度的同时，大大减轻了连接接头的重量，在相同刚度的情况下，减重30％以上。
本发明克服了传统层压式复合材料接头层间性能弱，易于分层的缺点，本发明通过最外层缠绕环向连续纤维增强复合材料形成包络层实现不分层，并且成型工艺简单、成本低、便于批量化生产。本发明在航空航天、重型机械、汽车等领域有着光明的应用前景。
下面结合附图和实施方式对本发明进行详细说明
附图说明
图1为本发明复合材料连接接头的整体结构示意图；
图2为本发明复合材料连接接头的整体结构爆炸图；
图3为抗压筒身与接头装配示意图；
图4为抗拉环包覆在抗压筒身和接头上示意图；
图5为包络环包络在抗拉环和接头上的示意图。
具体实施方式
参见图1和图2所示，一种复合材料连接接头，它包括抗压筒身1、抗拉环3、包络环4和两个接头2；
抗压筒身1的两端分别安装有接头2，抗拉环3紧密地套在装配后的抗压筒身1和接头2上，包络环4紧密地套在抗拉环3和接头2上；抗拉环3和包络环4均为加热固化成形的复合材料环，抗压筒身1为复合材料筒身。
本发明申请采用复合材料制作的连接接头，充分利用了复合材料的可设计性强、耐疲劳性能好等特点，使其具有优异的抗拉、抗压和抗扭性能。
较佳地，所述抗拉环3的材质为连续纤维增强复合材料。所述抗压筒身1的材质为纤维增强复合材料。所述包络环4的材质为连续纤维增强复合材料。如此设置，增强的纤维材料是连续性的，纤维增强复合材料具有轻质、高刚度、高韧性和可设计性等特性，大大减轻了连接接头的重量。优选地，纤维增强复合材料可选用玻璃纤维增强复合材料，碳纤维增强复合材料以及芳纶纤维增强复合材料。
如图2所示，所述包络环4的轴向与抗拉环3的轴向垂直，而与抗压筒身1的轴向平行。如此设置，便于加工制作，成型为连接接头。
进一步地，所述抗压筒身1的两端分别粘接有一个接头2。采用粘接方便可靠，便于固定。
另一个具体实施方式，还提供一种复合材料连接接头的制备方法，它包括：
第一步：将纤维增强复合材料成型制得抗压筒身1，然后在抗压筒身1的两端分别安装一个接头2；
第二步：将连续纤维增强复合材料沿着抗压筒身1轴向方向绕过两个接头2的耳片的两端缠绕，加热固化形成抗拉环3，抗拉环3包覆在抗压筒身1和接头2上；
第三步：将连续纤维增强复合材料沿着抗压筒身1的环向缠绕，包络在抗压筒身1、抗拉环3和两个连接接头2的外表面，加热固化形成包络环4，得到复合材料连接接头。
接头2上加工有连接孔，以便于加工得到的连接接头作为机械机构设备上的连接用。
本实施方式的制备方法克服了传统层压式复合材料接头层间性能弱，易于分层的缺点，并且成型工艺简单、成本低、便于批量化生产。优选地，抗压筒身1的成型中，将纤维增强复合材料通过拉挤或模压成型制得抗压筒身1。接头2通过胶粘剂粘接在抗压筒身1的两端，粘接牢靠稳定。
本发明已以较佳实施案例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质对以上实施案例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术方案范围。
Claims (9)
1.一种复合材料连接接头，其特征在于：它包括抗压筒身(1)、、抗拉环(3)、包络环(4)和两个接头(2)
抗压筒身(1)的两端分别安装有接头(2)，抗拉环(3)紧密地套在装配后的抗压筒身(1)和接头(2)上，包络环(4)紧密地套在抗拉环(3)和接头(2)上；抗拉环(3)和包络环(4)均为加热固化成形的复合材料环，抗压筒身(1)为复合材料筒身。
2.根据权利要求1所述一种复合材料连接接头，其特征在于：所述抗拉环(3)的材质为连续纤维增强复合材料。
3.根据权利要求2所述一种复合材料连接接头，其特征在于：所述抗压筒身(1)的材质为纤维增强复合材料。
4.根据权利要求3所述一种复合材料连接接头，其特征在于：所述包络环(4)的材质为连续纤维增强复合材料。
5.根据权利要求4所述一种复合材料连接接头，其特征在于：所述包络环(4)的轴向与抗拉环(3)的轴向垂直，而与抗压筒身(1)的轴向平行。
6.根据权利要求5所述一种复合材料连接接头，其特征在于：所述抗压筒身(1)的两端分别粘接有一个接头(2)。
7.一种复合材料连接接头的制备方法，其特征在于：它包括：
第一步：将纤维增强复合材料成型制得抗压筒身(1)，然后在抗压筒身(1)的两端分别安装一个接头(2)；
第二步：将连续纤维增强复合材料沿着抗压筒身(1)轴向方向绕过两个接头(2)的耳片的两端缠绕，加热固化形成抗拉环(3)，抗拉环(3)包覆在抗压筒身(1)和接头(2)上；
第三步：将连续纤维增强复合材料沿着抗压筒身(1)的环向缠绕，包络在抗压筒身(1)、抗拉环(3)和两个连接接头(2)的外表面，加热固化形成包络环(4)，得到复合材料连接接头。
8.根据权利要求7所述一种复合材料连接接头的制备方法，其特征在于：接头(2)通过胶粘剂粘接在抗压筒身(1)的两端。
9.根据权利要求7或8所述一种复合材料连接接头的制备方法，其特征在于：将纤维增强复合材料通过拉挤或模压成型制得抗压筒身(1)。
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