CN112519193A - 一种卫星复合材料桁架胶接接头、补强结构及其补强方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种卫星复合材料桁架胶接接头碳布补强方法,其采用碳纤维编织布作为增强材料,以粘胶剂作为树脂材料,使粘胶剂浸润碳纤维编织布形成预浸布,将其裁剪成合适的尺寸在胶粘剂未固化状态下对胶接接头进行缠绕补强,固化过程通过碳布补强加压工装进行加压,固化完成后拆除加压工装,从而实现提高卫星复合材料桁架结构的强度和可靠性的目标。本发明所述的卫星复合材料桁架胶接接头碳布补强方法提高了卫星纤维复合材料桁架胶接接头的强度和可靠性。此外,本发明还公开了一种卫星复合材料桁架胶接接头碳布补强结构。另外,本发明还公开了一种卫星复合材料桁架胶接接头。
Description
技术领域
本发明涉及碳纤维复合材料领域,具体涉及一种卫星复合材料桁架胶接接头碳布补强方法。
背景技术
卫星复合材料杆件接头胶接成卫星桁架结构后,其胶接接头处由于自身的缺陷或与胶接接头区域的应力集中,所受的弯曲应力和剪切应力最大,形成局部的承力薄弱区。
通过对现有专利文献的检索发现:
例如,公开号为CN107470778A,公开日为2017年12月15日,名称为“碳纤维复合材料胶接面预处理方法”的中国专利文献公开了一种对碳纤维复合材料胶接面的预处理方法。在该专利文献所公开的技术方案中,通过对胶接面的预处理工艺,提高了纤维复合材料胶接面表面预处理质量和工作效率。
除此之外,现有技术中并没有对胶接接头接成卫星桁架结构后的改进。
基于此,为了提升卫星桁架的承载强度和可靠性,期望获得一种对卫星复合材料桁架结构的补强方法,该方法所获得的卫星复合材料桁架结构强度高,可靠性好,方法实施时操作简单。
发明内容
针对现有技术中的缺陷,本发明的目的在于提供一种卫星复合材料桁架胶接接头、补强结构及其补强方法,该方法所获得的卫星复合材料桁架结构强度高,可靠性好,方法实施时操作简单。
为了实现上述目的,本发明提出了一种卫星复合材料桁架胶接接头碳布补强方法,所述卫星复合材料桁架胶接接头碳布补强方法包括以下步骤:
步骤S1:预浸布浸润粘胶剂;
步骤S2:将浸润粘胶剂的预浸布缠绕在待补强的胶接接头上进行固化,固化过程中采用加压装置加压;
步骤S3:固化完成后,拆除预浸布,得到具有补强结构的胶接接头。
在本发明所述的技术方案中,预浸布由碳纤维编织布充分浸润于粘胶剂内制备获得。
优选地,采用碳纤维编织布作为增强材料,以一定重量的粘胶剂作为树脂材料,使粘胶剂充分浸润碳纤维编织布形成预浸布,沿一定的方向将其裁剪成合适的尺寸,在胶粘剂未固化状态下用预浸布对胶接接头进行缠绕补强,固化过程通过碳纤维圆杆碳布补强多点弹性径向加压装置进行加压,固化完成后拆除加压装置,从而实现提高卫星复合材料桁架胶接接头的强度和可靠性的目标。
需要说明的是,优选地粘胶剂可以采用环氧胶,例如可以采用双组份环氧结构胶J-133胶。
碳纤维编织布优选地采用T300、T700、T800其中的一种或多种,其中,进一步优选地,碳纤维编织布的丝束规格为3K~12K。
所述胶接接头优选地采用碳纤维杆件和接头胶接形成的胶接接头。
所述预浸布由碳纤维编织布充分浸润于粘胶剂内获得。
在粘胶剂未固化状态下,对胶接接头进行缠绕补强,固化过程中,对浸润了粘胶剂的预浸布进行补强加压以实现最终的具有补强结构的胶接接头。
优选地,在所述步骤S1前,还包括步骤S10,所述步骤S10包括:裁剪预浸布至合适的尺寸。
优选地,在所述步骤S10中,预浸布裁剪宽度为预浸布与胶接接头的搭接长度的两倍,预浸布裁剪长度为胶接接头外周长度的2~4倍。
优选地,预浸布裁剪方向与预浸布的纤维编织方向夹角为0~45°。
优选地,在所述步骤S1前,还包括步骤S20,所述步骤S20包括:
预处理步骤:将待补强的胶接接头的补强区域表层进行预处理,以去除杂质。
例如:所述胶接接头在补强前需要用140目~325目砂纸对补强区域进行打磨,再用洁净脱脂纱布蘸无水乙醇擦拭打磨后的表面,晾干。
优选地,在所述步骤S20中,采用砂纸对补强区域表层进行打磨,随后再用洁净脱脂纱布蘸无水乙醇擦拭打磨后的表面晾干。
优选地,在所述步骤S1中,所述粘胶剂为粘胶剂;所预浸布为碳纤维编织布。
此外,本发明的另一目的在于提出一种卫星复合材料桁架胶接接头碳布补强结构,所述的卫星复合材料桁架胶接接头碳布补强结构采用上述的卫星复合材料桁架胶接接头碳布补强方法获得。
另外,本发明的又一目的在于提出一种卫星复合材料桁架胶接接头,所述卫星复合材料桁架胶接接头具有上述的卫星复合材料桁架胶接接头碳布补强结构。
与现有技术相比,本发明所述的卫星复合材料桁架胶接接头、补强结构及其补强方法具有如下所述的有益效果:
1、本发明通过碳纤维布、粘胶剂和加压装置等材料,可快速实现复合材料胶接头的强度增强,操作简单,成本低,能够满足卫星复合材料桁架结构胶接装配的实际需求。
2、本发明还具备一定的技术移植性,例如杆件或接头等零件的局部增强,存在缺陷零件的表面修补。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1为本发明所述的卫星复合材料桁架胶接接头在一种实施方式下的结构示意图;
图2进一步显示了本发明所述的卫星复合材料桁架胶接接头所采用的预浸布的间尺寸;
图3示意性地显示了本发明所述的卫星复合材料桁架胶接接头碳布补强结构所采用的炭碳纤维编织布及其裁剪方向。
具体实施方式
下面结合具体实施例以及说明书附图对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
本发明的一种卫星复合材料桁架胶接接头碳布补强方法采用粘胶剂和碳纤维编织布做成预浸布对桁架胶接接头进行补强。
图1为本发明所述的卫星复合材料桁架胶接接头在一种实施方式下的结构示意图。
如图1所示,在本实施方式中,卫星复合材料桁架胶接接头通过预浸布2进行缠绕补强固化,在固化过程中通过加压装置3向包裹了预浸布2进行加压,由于接头的径向方向受到来自加压装置3的作用力,因而,接头的碳纤维圆杆向加压装置3施加反向的弹性作用力。在此过程中,逐渐实现了卫星复合材料桁架胶接接头1的高强度和高可靠性的目标。
其中,卫星复合材料桁架胶接接头1的补强方法,方法包括以下步骤:
步骤S1:预浸布2浸润粘胶剂;
步骤S2:将浸润粘胶剂的预浸布2缠绕在待补强的胶接接头1上进行固化,固化过程中采用加压装置3加压;
步骤S3:固化完成后,拆除预浸布2,得到具有补强结构的胶接接头。
其中,在本案中,预浸布2采用碳纤维编织布作为增强材料,以一定重量的环氧胶作为树脂材料,使环氧胶充分浸润碳纤维编织布形成预浸布,沿一定的方向将其裁剪成合适的尺寸,所述环氧胶为双组份环氧结构胶J-133胶,环氧胶与碳纤维编织布的重量比为1:1时,补强效果较佳。
预浸布2浸润粘胶剂前需要对其进行预处理,包括:
步骤S10:裁剪预浸布2至合适的尺寸;
步骤S20:将待补强的胶接接头的补强区域表层进行预处理,以去除杂质,所述预处理可以为:采用砂纸对补强区域表层进行打磨,随后再用洁净脱脂纱布蘸无水乙醇擦拭打磨后的表面晾干。
优选采用140目~325目的砂纸对补强区域进行打磨,再用洁净脱脂纱布蘸无水乙醇擦拭打磨后的表面,晾干,以达到较好的补强效果。
关于预浸布2的裁剪尺寸可以参考图2。
如图2所示,预浸布裁剪宽度(即图中示的补强宽度L2)为预浸布与胶接接头的搭接长度L1的两倍,而预浸布裁剪长度为胶接接头外周长度的2~4倍。
裁剪预浸布2时,其裁剪方向可以参考图3可以看出,预浸布裁剪方向与预浸布的纤维编织方向夹角呈45°角时,补强效果较佳°。
当然,在一些其他的实施方式中,可以根据各实施方式的具体情况选择0~45°范围内的任意选择,例如,夹角可以为30°、40°等,需要说明的是,当预浸布裁剪方向与碳纤维编织。
经试验测定,本案发明人发现当预浸布裁剪宽度L2等于胶接接头搭接长度L1的2倍时,补强效果较佳。并且,预浸布裁剪长度为胶接接头外径D×π×(2~4)时,补强效果较佳。
需要说明的是,本发明的保护范围中现有技术部分并不局限于本申请文件所给出的实施例,所有不与本发明的方案相矛盾的现有技术,包括但不局限于在先专利文献、在先公开出版物,在先公开使用等等,都可纳入本发明的保护范围。
此外,本案中各技术特征的组合方式并不限本案权利要求中所记载的组合方式或是具体实施例所记载的组合方式,本案记载的所有技术特征可以以任何方式进行自由组合或结合,除非相互之间产生矛盾。
还需要注意的是,以上所列举的实施例仅为本发明的具体实施例。显然本发明不局限于以上实施例,随之做出的类似变化或变形是本领域技术人员能从本发明公开的内容直接得出或者很容易便联想到的,均应属于本发明的保护范围。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改,这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下,本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (10)
1.一种卫星复合材料桁架胶接接头碳布补强方法,其特征在于,所述卫星复合材料桁架胶接接头碳布补强方法包括以下步骤:
步骤S1:预浸布浸润粘胶剂;
步骤S2:将浸润粘胶剂的预浸布缠绕在待补强的胶接接头上进行固化,固化过程中采用加压装置加压;
步骤S3:固化完成后,拆除预浸布,得到具有补强结构的胶接接头。
2.根据权利要求1所述的卫星复合材料桁架胶接接头碳布补强方法,其特征在于,在所述步骤S1前,还包括步骤S10,所述步骤S10包括:裁剪预浸布至合适的尺寸。
3.根据权利要求2所述的卫星复合材料桁架胶接接头碳布补强方法,其特征在于,在所述步骤S10中,预浸布裁剪宽度为预浸布与胶接接头的搭接长度的两倍,预浸布裁剪长度为胶接接头外周长度的2~4倍。
5.根据权利要求2所述的卫星复合材料桁架胶接接头碳布补强方法,其特征在于,预浸布裁剪方向与预浸布的纤维编织方向夹角为0°~45°。
6.根据权利要求1所述的卫星复合材料桁架胶接接头碳布补强方法,其特征在于,在所述步骤S1前,还包括步骤S20,所述步骤S20包括:
预处理步骤:将待补强的胶接接头的补强区域表层进行预处理,以去除杂质。
7.根据权利要求6所述的卫星复合材料桁架胶接接头碳布补强方法,其特征在于,在所述步骤S20中,采用砂纸对补强区域表层进行打磨,随后再用洁净脱脂纱布蘸无水乙醇擦拭打磨后的表面晾干。
8.根据权利要求1所述的卫星复合材料桁架胶接接头碳布补强方法,其特征在于,在所述步骤S1中,所述预浸布由碳纤维编织布充分浸润于粘胶剂内获得。
9.一种卫星复合材料桁架胶接接头碳布补强结构,其特征在于,所述卫星复合材料桁架胶接接头碳布补强结构采用如权利要求1-8中任意一项所述的卫星复合材料桁架胶接接头碳布补强方法获得。
10.一种卫星复合材料桁架胶接接头,其特征在于,所述卫星复合材料桁架胶接接头具有如权利要求9所述的卫星复合材料桁架胶接接头碳布补强结构。
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