CN115899536B - 一种单向载荷承载件、加工方法及复材夹层结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及复合材料技术领域，尤其涉及一种单向载荷承载件、加工方法及复材夹层结构，包括：框架，沿其长度延伸方向的截面包括两延伸端和一连接端，两延伸端在其中一端分别与连接端固定连接，另一端向远离连接端的方向延伸，且构成一开口；两限位块，分别固定在两延伸端，两限位块至少局部向两延伸端相互靠近的一端凸出；金属配合件，沿框架长度延伸方向的截面包括一限位端和一引出端，限位端和引出端相互垂直，限位端位于连接端和两限位块之间，引出端从两限位块之间穿过，向远离连接端的方向延伸。本发明中，当引出端承受载荷时，粘接处和限位块同时受载，最大轴向承载取决于限位块的失效，从而大大提高了对单向载荷的承载能力，避免结构失效。

Description

一种单向载荷承载件、加工方法及复材夹层结构

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，尤其涉及一种单向载荷承载件、加工方法及复材夹层结构。

背景技术

夹层结构是由两层或多层薄的蒙皮，中间以较厚的低密度的夹芯材料构成。可用于夹芯的材料主要包括PVC泡沫、PU泡沫、芳纶蜂窝和纸质蜂窝等。目前，复材夹层结构已大量应用于运载火箭、航空、风力发电机叶片、体育运动器材、医用设备配件、船舶制造、列车机车等领域。

层合板中金属预埋件的设计与预埋方式的相关研究工作国内开展较少，构成夹层结构的各组分材料与预埋件材料之间特性差别较大，这种特性的不连续性势必造成预埋件与蒙皮、芯材之间的界面上出现较为严重的应力集中现象。在疲劳载荷作用下，应力集中会极大地降低夹层结构的强度，使制品的使用寿命下降。另外金属预埋件与增强材料是由树脂粘接的，该处的强度主要取决与基体材料性能，这将进一步限制预埋件结构的承载能力。

当金属预埋件需要承载较大的单向载荷时，现有的预埋件很难达到设定要求，从而造成结构失效等现象。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明提供了一种单向载荷承载件、加工方法及复材夹层结构，从而有效解决背景技术中的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种单向载荷承载件，包括：

框架，所述框架沿其长度延伸方向的截面包括两延伸端和一连接端，两所述延伸端在其中一端分别与所述连接端固定连接，另一端向远离所述连接端的方向延伸，且构成一开口；

两限位块，两所述限位块分别固定在两所述延伸端，两所述限位块至少局部向两所述延伸端相互靠近的一端凸出；

金属配合件，所述金属配合件沿所述框架长度延伸方向的截面包括一限位端和一引出端，所述限位端和引出端相互垂直，所述限位端位于所述连接端和两所述限位块之间，所述引出端从两所述限位块之间穿过，向远离所述连接端的方向延伸；

其中，所述引出端至少局部位于复材夹层结构外，对单向载荷进行承载，单向载荷与所述引出端的延伸方向平行。

进一步地，两所述延伸端关于所述引出端的延伸方向相互倾斜，使所述开口大于所述连接端。

进一步地，所述连接端为矩形结构，所述限位端为梯形结构，所述限位端与所述引出端连接的一端大于与所述连接端配合的一端。

进一步地，所述连接端为弧形结构，所述限位端在靠近所述连接端的一端对应设置有弧形结构，另一端设置有梯形结构，所述梯形结构在靠近所述引出端的一端大于另一端。

进一步地，所述限位块其中一端与所述连接端贴合，另一端有阶梯结构，所述阶梯结构包括两垂直端，两所述垂直端其中一端与所述延伸端贴合，另一端与所述限位端贴合。

进一步地，所述框架沿其长度延伸方向的截面为双层结构，所述限位块预埋于所述双层结构之间，与所述框架一体成型。

进一步地，所述限位块向两所述延伸端内延伸时，与所述引出端的延伸方向垂直。

进一步地，所述限位块为分别绕设于两所述延伸端的丝束，丝束在绕设于所述延伸端后，固化成型为所述限位块。

进一步地，所述限位块在靠近所述连接端的一端大于另一端。

进一步地，两所述延伸端相互靠近的一端分别设置有凹槽，两所述限位块至少局部分别设置于所述凹槽内，与所述凹槽固定连接。

本发明还包括一种单向载荷承载件加工方法，对如上述的单向载荷承载件进行加工，包括如下步骤：

通过拉挤工艺或预浸料袋压工艺，一体成型所述框架；

在所述框架的两所述延伸端分别设置所述限位块；

将所述金属配合件沿所述框架长度延伸方向插入所述框架；

在所述限位端和所述连接端之间通过胶膜和结构胶进行粘接。

进一步地，在两所述延伸端分别设置所述限位块包括如下步骤：

通过拉挤工艺或预浸料袋压工艺，一体成型所述限位块；

将所述限位块通过胶膜或结构胶固定于所述延伸端。

进一步地，在两所述延伸端分别设置所述限位块包括如下步骤：

在所述延伸端上局部缠绕预浸料的纤维丝；

将整体送入烘箱进行固化成型。

进一步地，在两所述延伸端分别设置所述限位块包括如下步骤：

将限位块贴合所述延伸端；

在所述框架的内侧铺设一层预浸料，对所述限位块进行包裹；

将整体送入烘箱进行固化成型。

进一步地，在两所述延伸端分别设置所述限位块包括如下步骤：

在所述延伸端的加工凹槽；

将所述限位块局部设置成与所述凹槽对应的形状；

将所述限位块放入所述凹槽内，并通过胶膜或结构胶进行粘接。

本发明还包括一种复材夹层结构，包括如上述的单向载荷承载件，所述单向载荷承载件预埋于所述复材夹层结构内，且所述引出端至少局部位于所述复材夹层结构外，对单向载荷进行承载。

本发明还包括一种复材夹层结构，包括如上述的单向载荷承载件，所述单向载荷承载件的所述框架通过胶接或铆接设置于所述复材夹层结构表面，所述引出端对单向载荷进行承载。

本发明的有益效果为：本发明中通过设置框架、两限位块和金属配合件，将原来的金属预埋件制作成金属和复材一体的结构，在将单向载荷承载件预埋到复材夹层结构中时，改变了原来由金属和复合材料之间的粘接固定，避免分层，且单向载荷承载件中，设置有框架和限位块，金属配合件上设置有限位端和引出端，限位端位于连接端和两限位块之间，从而对单向载荷的两个方向进行限位，限位端和连接端之间可以使用胶膜或结构胶进行粘接，从而当引出端承受载荷时，粘接处和限位块同时受载，最大轴向承载取决于限位块的失效，从而大大提高了对单向载荷的承载能力，避免结构失效。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例1中单向载荷承载件的结构示意图；

图2为图1中侧面视图；

图3为实施例1中限位块受力示意图；

图4为实施例1中方法的流程图；

图5为实施例2中单向载荷承载件的侧面视图；

图6为实施例3中框架的侧面视图；

图7为实施例3中方法的流程图；

图8为实施例4中框架的侧面视图；

图9为实施例4中方法的流程图；

图10为实施例5中框架的侧面视图；

图11为实施例5中方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

如图1至3所示：一种单向载荷承载件，包括：

框架1，框架1沿其长度延伸方向的截面包括两延伸端11和一连接端12，两延伸端11在其中一端分别与连接端12固定连接，另一端向远离连接端12的方向延伸，且构成一开口；

两限位块2，两限位块2分别固定在两延伸端11，两限位块2至少局部向两延伸端11相互靠近的一端凸出；

金属配合件3，金属配合件3沿框架1长度延伸方向的截面包括一限位端31和一引出端32，限位端31和引出端32相互垂直，限位端31位于连接端12和两限位块2之间，引出端32从两限位块2之间穿过，向远离连接端12的方向延伸；

其中，引出端32至少局部位于复材夹层结构外，对单向载荷进行承载，单向载荷与引出端32的延伸方向平行。

通过设置框架1、两限位块2和金属配合件3，将原来的金属预埋件制作成金属和复材一体的结构，在将单向载荷承载件预埋到复材夹层结构中时，改变了原来由金属和复合材料之间的粘接固定，避免分层，且单向载荷承载件中，设置有框架1和限位块2，金属配合件3上设置有限位端31和引出端32，限位端31位于连接端12和两限位块2之间，从而对单向载荷的两个方向进行限位，限位端31和连接端12之间可以使用胶膜或结构胶进行粘接，从而当引出端32承受载荷时，粘接处和限位块2同时受载，最大轴向承载取决于限位块2的失效，从而大大提高了对单向载荷的承载能力，避免结构失效。

在本实施例中，两延伸端11关于引出端32的延伸方向相互倾斜，使开口大于连接端12。限位块2其中一端与连接端12贴合，另一端有阶梯结构21，阶梯结构21包括两垂直端211，两垂直端211其中一端与延伸端11贴合，另一端与限位端31贴合。

通过将两延伸端11相互倾斜使开口大于连接端12，再将限位块2上设置阶梯结构21，阶梯结构21的两个垂直端211一端与延伸端11贴合，另一端与限位端31贴合，从而金属配合件3在承受单向载荷时，推动其中一垂直端211，限位块2由于存在阶梯结构21，当其中一垂直端211被推动时，存在一旋转倾向，从而另一垂直端211对延伸端11产生压力，将单向载荷传递至整个延伸端11，优化载荷传递路径，从而能够提高对单向载荷的承载能力。

在本实施例中，连接端12为矩形结构，限位端31为梯形结构，限位端31与引出端32连接的一端大于与连接端12配合的一端。

如图4所示，本实施例中还包括一种单向载荷承载件加工方法，对如上述的单向载荷承载件进行加工，包括如下步骤：

通过拉挤工艺或预浸料袋压工艺，一体成型框架1；

在框架1的两延伸端11分别设置限位块2；

将金属配合件3沿框架1长度延伸方向插入框架1；

在限位端31和连接端12之间通过胶膜和结构胶进行粘接。

作为上述实施例的优选，在两延伸端11分别设置限位块2包括如下步骤：

通过拉挤工艺或预浸料袋压工艺，一体成型限位块2；

将限位块2通过胶膜或结构胶固定于延伸端11。

本实施例中该包括一种复材夹层结构，包括如上述的单向载荷承载件，单向载荷承载件预埋于复材夹层结构内，且引出端32至少局部位于复材夹层结构外，对单向载荷进行承载。

改变了原来由金属和复合材料之间的粘接固定，避免分层，且单向载荷承载件中，设置有框架1和限位块2，金属配合件3上设置有限位端31和引出端32，限位端31位于连接端12和两限位块2之间，从而对单向载荷的两个方向进行限位，限位端31和连接端12之间可以使用胶膜或结构胶进行粘接，从而当引出端32承受载荷时，粘接处和限位块2同时受载，最大轴向承载取决于限位块2的失效，从而大大提高了对单向载荷的承载能力，避免结构失效。

实施例2：

如图5所示：

与实施例1中不同的是，在本实施例中，连接端12为弧形结构，限位端31在靠近连接端12的一端对应设置有弧形结构，另一端设置有梯形结构，梯形结构在靠近引出端32的一端大于另一端。

通过将连接端12设置为弧形结构，从而能够有效的增加限位端31和连接端12之间的胶粘面积，提高粘接强度，提高整体结构的承载能力。

本实施例中还包括一种复材夹层结构，包括如上述的单向载荷承载件，单向载荷承载件的框架1通过胶接或铆接设置于复材夹层结构表面，引出端32对单向载荷进行承载。

将单向载荷承载件通过胶接或铆接设置于复材夹层结构表面，可以作为吊装件进行作业。

实施例3：

如图6所示：

与实施例1中不同的是，在本实施例中，框架1沿其长度延伸方向的截面为双层结构，限位块2预埋于双层结构之间，与框架1一体成型。

其中，限位块2向两延伸端11内延伸时，与引出端32的延伸方向垂直。

如图7所示，本实施例中还包括一种单向载荷承载件加工方法，对如上述的单向载荷承载件进行加工，包括如下步骤：

通过拉挤工艺或预浸料袋压工艺，一体成型框架1；

在框架1的两延伸端11分别设置限位块2；

将金属配合件3沿框架1长度延伸方向插入框架1；

在限位端31和连接端12之间通过胶膜和结构胶进行粘接。

作为上述实施例的优选，在两延伸端11分别设置限位块2包括如下步骤：

将限位块2贴合延伸端11；

在框架1的内侧铺设一层预浸料，对限位块2进行包裹；

将整体送入烘箱进行固化成型。

通过将框架1设置为双层结构，在将限位块2贴合延伸端11后，在框架1的内侧铺设一层预浸料，对限位块2进行包裹，再固化成型，从而提高限位块2与框架1的一体性，提高对载荷的承载能力。

实施例4：

如图8所示：

与实施例1不同的是，在本实施例中，限位块2为分别绕设于两延伸端11的丝束，丝束在绕设于延伸端11后，固化成型为限位块2。

作为上述实施例的优选，限位块2在靠近连接端12的一端大于另一端。

如图9所示，本实施例中还包括一种单向载荷承载件加工方法，对如上述的单向载荷承载件进行加工，包括如下步骤：

通过拉挤工艺或预浸料袋压工艺，一体成型框架1；

在框架1的两延伸端11分别设置限位块2；

将金属配合件3沿框架1长度延伸方向插入框架1；

在限位端31和连接端12之间通过胶膜和结构胶进行粘接。

作为上述实施例的优选，在两延伸端11分别设置限位块2包括如下步骤：

在延伸端11上局部缠绕预浸料的纤维丝；

将整体送入烘箱进行固化成型。

通过在框架1的延伸端11上局部缠绕预浸料的纤维丝，使其缠绕成在靠近连接端12的一端大于另一端的形状，再整体送入烘箱固化成型，在缠绕时可以通过缠绕设备进行缠绕，提高生产效率。

实施例5：

如图10所示：

与实施例1不同的是，在本实施例中，两延伸端11相互靠近的一端分别设置有凹槽111，两限位块2至少局部分别设置于凹槽111内，与凹槽111固定连接。

如图11所示，本实施例中还包括一种单向载荷承载件加工方法，对如上述的单向载荷承载件进行加工，包括如下步骤：

通过拉挤工艺或预浸料袋压工艺，一体成型框架1；

在框架1的两延伸端11分别设置限位块2；

将金属配合件3沿框架1长度延伸方向插入框架1；

在限位端31和连接端12之间通过胶膜和结构胶进行粘接。

作为上述实施例的优选，在两延伸端11分别设置限位块2包括如下步骤：

在延伸端11的加工凹槽111；

将限位块2局部设置成与凹槽111对应的形状；

将限位块2放入凹槽111内，并通过胶膜或结构胶进行粘接。

通过在延伸端11加工出凹槽111，将限位块2放入凹槽111内，通过胶膜或结构胶进行粘接，从而限位块2不仅通过粘接进行固定，凹槽111还对限位块2进行卡住，对单向载荷进行传递，优化载荷传递路径，提高载荷的承载能力。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (15)

1.一种单向载荷承载件，其特征在于，包括：

框架，所述框架沿其长度延伸方向的截面包括两延伸端和一连接端，两所述延伸端在其中一端分别与所述连接端固定连接，另一端向远离所述连接端的方向延伸，且构成一开口；

两限位块，两所述限位块分别固定在两所述延伸端，两所述限位块至少局部向两所述延伸端相互靠近的一端凸出；

金属配合件，所述金属配合件沿所述框架长度延伸方向的截面包括一限位端和一引出端，所述限位端和引出端相互垂直，所述限位端位于所述连接端和两所述限位块之间，所述引出端从两所述限位块之间穿过，向远离所述连接端的方向延伸；

其中，所述引出端至少局部位于复材夹层结构外，对单向载荷进行承载，单向载荷与所述引出端的延伸方向平行；

两所述延伸端关于所述引出端的延伸方向相互倾斜，使所述开口大于所述连接端，所述限位块对单向载荷传递至所述延伸端；

所述限位端与连接端通过胶膜或结构胶进行粘接；

所述单向载荷承载件使用如下加工方法，包括如下步骤：

通过拉挤工艺或预浸料袋压工艺，一体成型所述框架；

在所述框架的两所述延伸端分别设置所述限位块；

将所述金属配合件沿所述框架长度延伸方向插入所述框架；

在所述限位端和所述连接端之间通过胶膜和结构胶进行粘接。

2.根据权利要求1所述的单向载荷承载件，其特征在于，所述连接端为矩形结构，所述限位端为梯形结构，所述限位端与所述引出端连接的一端大于与所述连接端配合的一端。

3.根据权利要求1所述的单向载荷承载件，其特征在于，所述连接端为弧形结构，所述限位端在靠近所述连接端的一端对应设置有弧形结构，另一端设置有梯形结构，所述梯形结构在靠近所述引出端的一端大于另一端。

4.根据权利要求1至3任一项所述的单向载荷承载件，其特征在于，所述限位块其中一端与所述连接端贴合，另一端有阶梯结构，所述阶梯结构包括两垂直端，两所述垂直端其中一端与所述延伸端贴合，另一端与所述限位端贴合。

5.根据权利要求1至3任一项所述的单向载荷承载件，其特征在于，所述框架沿其长度延伸方向的截面为双层结构，所述限位块预埋于所述双层结构之间，与所述框架一体成型。

6.根据权利要求5所述的单向载荷承载件，其特征在于，所述限位块向两所述延伸端内延伸时，与所述引出端的延伸方向垂直。

7.根据权利要求1至3任一项所述的单向载荷承载件，其特征在于，所述限位块为分别绕设于两所述延伸端的丝束，丝束在绕设于所述延伸端后，固化成型为所述限位块。

8.根据权利要求7所述的单向载荷承载件，其特征在于，所述限位块在靠近所述连接端的一端大于另一端。

9.根据权利要求1至3任一项所述的单向载荷承载件，其特征在于，两所述延伸端相互靠近的一端分别设置有凹槽，两所述限位块至少局部分别设置于所述凹槽内，与所述凹槽固定连接。

10.根据权利要求1所述的单向载荷承载件，其特征在于，加工时在两所述延伸端分别设置所述限位块包括如下步骤：

通过拉挤工艺或预浸料袋压工艺，一体成型所述限位块；

将所述限位块通过胶膜或结构胶固定于所述延伸端。

11.根据权利要求1所述的单向载荷承载件，其特征在于，加工时在两所述延伸端分别设置所述限位块包括如下步骤：

在所述延伸端上局部缠绕预浸料的纤维丝；

将整体送入烘箱进行固化成型。

12.根据权利要求1所述的单向载荷承载件，其特征在于，加工时在两所述延伸端分别设置所述限位块包括如下步骤：

将限位块贴合所述延伸端；

在所述框架的内侧铺设一层预浸料，对所述限位块进行包裹；

将整体送入烘箱进行固化成型。

13.根据权利要求1所述的单向载荷承载件，其特征在于，加工时在两所述延伸端分别设置所述限位块包括如下步骤：

在所述延伸端的加工凹槽；

将所述限位块局部设置成与所述凹槽对应的形状；

将所述限位块放入所述凹槽内，并通过胶膜或结构胶进行粘接。

14.一种复材夹层结构，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的单向载荷承载件，所述单向载荷承载件预埋于所述复材夹层结构内，且所述引出端至少局部位于所述复材夹层结构外，对单向载荷进行承载。

15.一种复材夹层结构，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的单向载荷承载件，所述单向载荷承载件的所述框架通过胶接或铆接设置于所述复材夹层结构表面，所述引出端对单向载荷进行承载。