CN202040165U - 一种复合材料夹芯板“t”型连接结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供的是一种复合材料夹芯板“T”型连接结构。包括连接底板、蜂窝夹芯板和T型增强块,蜂窝夹芯板带有与T型增强块的腹板上端形状相同的凹槽,T型增强块的腹板上端插在所述凹槽中,T型增强块的翼椽与连接底板胶接,还包括两个波形连接件,两个波形连接件位于蜂窝夹芯板的两侧,波形连接件、T型增强块以及蜂窝夹芯板之间螺栓紧固连接,波形连接件与连接底板之间由胶与螺钉混合连接。本实用新型具有抗弯刚度高;两个波形板之间形成较大的空间,给一些的管线铺设以及后续维护带来便利;可有效缓解接头处应力集中,提高结构效率;承载能力增强等优点。适用大型结构中复合材料夹芯板与其它结构之间的机械连接。
Description
技术领域
本实用新型涉及的是一种复合材料夹芯板的连接构造,尤其适用大型结构中复合材料夹芯板与其它结构之间的机械连接。
背景技术
与一般工程材料相比,纤维增强树脂基复合材料强度和刚度各向异性、层间强度较低且延性较小,因而在连接部位的应力或应变集中区的载荷重新分配能力较弱。有资料表明,连接接头质量约占整个结构质量的20%-30%之多,复合材料结构的多数破坏(60%-80%)也均发生在连接处。因此,连接问题是影响复合材料性能的关键技术之一,解决复合材料结构的连接问题对减轻结构质量、改善结构性能具有重要意义。目前复合材料夹芯结构以其良好的拓扑优化性在航空、航天、船舶工业中广泛应用,复合材料夹芯板与其它结构的连接方式有胶接、机械连接和混合连接;接头形式有对接、搭接、支撑连接等,一种典型的“T”型支撑连接承力件被设计用来连接船舶的密闭舱与船体,这种“T”型连接在保证结构的完整性、密闭性,提供正交支撑连接方面表现出良好的优势,但其拓扑优化性不高、抗弯性能存在不足,在承受弯矩时会发生倾斜开裂(Slanted disbond)等失效模式。
传统胶接复合材料“T”型接头通常作为复合材料船舶的承力结构广泛使用,例如:船舶的防水密封舱。虽然胶接连接承剪能力很强,但抗剥离能力很差。胶接的复合材料“T”型接头在承受法向力和剥离力时,由于粘接剂承载能力弱,对于这两种载荷承载能力不足,极易出现脱胶及层压板的分层,最终影响密闭性与承力特性,同时由于胶接损伤不易及时发现,因此容易出现较为突然的灾难性破坏,造成重大损失。
由于可靠性高、便于重复拆装等优点,机械连接逐渐成为一种最常用的连接方式。随着复合材料越来越广泛地应用于各个领域,复合材料的连接也有多种形式。现阶段,复合材料的机械连接主要可以分为铆接和螺栓连接,在实际应用中根据不同的载荷工况可以选择不同的机械连接方式。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种抗弯性能好、空间利用率高的复合材料夹芯板“T”型连接结构。
本实用新型的目的是这样实现的:包括连接底板、蜂窝夹芯板和T型增强块,蜂窝夹芯板带有与T型增强块的腹板上端形状相同的凹槽,T型增强块的腹板上端插在所述凹槽中,T 型增强块的翼椽与连接底板胶接,还包括两个波形连接件,两个波形连接件位于蜂窝夹芯板的两侧,波形连接件、T型增强块以及蜂窝夹芯板之间螺栓紧固连接,波形连接件与连接底板之间由胶与螺钉混合连接。
本实用新型还可以包括:
1、所述T型增强块的腹板上端呈阶梯形、下端双面呈凹状。
2、所述T型连接件采用40%短玻璃纤维与环氧树脂一次模压成型。
3、波形连接件采用三维玻璃纤维编织体与环氧树脂拉挤成型。
4、连接底板采用玻璃纤维与环氧树脂热压成型。
本实用新型旨在针对传统“T”型连接存在的一些不足,实用新型一种复合材料夹芯板与连接底板之间的“T”型连接形式与方法,应用于正交结构间的连接。
本实用新型的特点主要体现在:首先,波形连接件支撑作为主承力构件,两个波形连接件之间形成较大的抗弯力矩,在同等条件下,相比传统T型连接抗弯刚度提高1倍以上,以两个波形连接件为主承力件还具有传载路径明确、计算简单的优势;其次,两个波形板之间形成较大的空间,给一些的管线铺设以及后续维护带来便利;再次,夹芯板与T型增强块之间采用阶梯形连接,可有效缓解接头处应力集中,提高结构效率。最后,采用夹芯板的采用在不降低结构性能的同时大大减轻了结构质量。而螺栓螺钉与胶接的混合连接又大大增强了接头的连接性能,承载能力增强。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是本实用新型的装配结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图举例对本实用新型作更详细的描述:
结合图1和2,本实用新型主要包括连接底板7、蜂窝夹芯板1和T型增强块8,蜂窝夹芯板带有与T型增强块的腹板上端形状相同的凹槽,T型增强块的腹板上端插在所述凹槽中,T型增强块的翼椽与连接底板胶接,还包括两个波形连接件5,两个波形连接件位于蜂窝夹芯板的两侧,波形连接件、T型增强块以及蜂窝夹芯板之间通过由螺栓、垫圈和螺母2、3、4组成的螺栓连接结构紧固连接,波形连接件与连接底板之间由胶与螺钉6混合连接。所述T型增强块的腹板上端呈阶梯形、下端双面呈凹状。
本实用新型的制作过程为:剪裁好的蜂窝复合材料与蒙皮粘接组成蜂窝夹芯板1,而后 将蜂窝夹芯板1与用40%短玻璃纤维与环氧树脂一次模压成型的T型增强块8胶接,再使用螺栓、垫圈、螺母2、3、4连接波形连接件5,将蜂窝夹芯板1和T型增强块连接,其中波形连接件5为三维玻璃纤维编织体与环氧树脂拉挤成型。最后将已连接好波形连接件5、T型增强块8与底板7胶接,再使用螺钉6将波形连接件5再次固定,底板7为玻璃纤维与环氧树脂热压成型。蜂窝夹芯板与T型增强块的腹板上端阶梯形对接,依靠双面蒙皮实现胶接,T型增强块下端双面凹状,呈“杯”状,T型增强块翼椽与连接底板胶接。在连接处两侧设置两个波形连接件,波形连接件作为主承力件、T型增强块辅助承力件,波形连接件、T型增强块、蒙皮之间螺栓紧固连接,波形连接件与底板连接件胶-螺钉混合连接。通过螺栓与螺钉连接的T型接头,承受法向载荷能力增强,不会出现剥离及分层情况,螺栓与螺钉可以承受较高法向载荷,耐冲击抗疲劳,同时由于采用了胶接,可以弥补纯机械连接的不足,增加抗剪切能力。
Claims (2)
1.一种复合材料夹芯板“T”型连接结构,包括连接底板、蜂窝夹芯板和T型增强块,其特征是:蜂窝夹芯板带有与T型增强块的腹板上端形状相同的凹槽,T型增强块的腹板上端插在所述凹槽中,T型增强块的翼椽与连接底板胶接,还包括两个波形连接件,两个波形连接件位于蜂窝夹芯板的两侧,波形连接件、T型增强块以及蜂窝夹芯板之间螺栓紧固连接,波形连接件与连接底板之间由胶与螺钉混合连接。
2.根据权利要求1所述的一种复合材料夹芯板“T”型连接结构,其特征是:所述T型增强块的腹板上端呈阶梯形、下端双面呈凹状。
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