CN206317482U - 一种含点状裂纹抑制区的高损伤容限型金属连接结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种含点状裂纹抑制区的高损伤容限型金属连接结构，其包括至少一个第一层板和至少一个第二层板；第一层板上的第一连接孔周围设有第一抑制区及第一圆形延展区；第二层板上的第二连接孔周围设有第二抑制区及第二圆形延展区；第一层板与第二层板间隔设置且用连接件穿过第一连接孔和第二连接孔将第一层板与第二层板连接后，第一圆形延展区与第二圆形延展区位置不对齐。本实用新型的含点状裂纹抑制区的高损伤容限型金属连接结构在应力集中易产生裂纹的区域，预置带状的裂纹抑制区，当裂纹扩展到带状裂纹抑制区时，改变裂纹的扩展路径，减缓裂纹扩展速率，实现对裂纹扩展的抑制作用。

Description

一种含点状裂纹抑制区的高损伤容限型金属连接结构

技术领域

本实用新型属于金属损伤研究技术领域，尤其涉及一种含点状裂纹抑制区的高损伤容限型金属连接结构。

背景技术

随着飞机的复杂性和成本的迅速增加，基于经济性考虑，对飞机的使用寿命要求越来越高。作为主承力结构中的金属结构制件，其损伤容限特性对飞机安全起着关键性作用。基于超塑性成形/扩散连接组合工艺构造的金属连接结构，由于具有很强的可设计性，如何设计DB界面的连接形式，以提高其结构的裂纹扩展寿命，改善其损伤容限特性成为研究的热点问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：如何找到一种结构形式，能实现对裂纹的抑制作用，减缓裂纹的扩展；并且同比传统单一制件，可实现静强度相当的前提下，减重5％以上、疲劳扩展寿命增益50％以上。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种含点状裂纹抑制区的高损伤容限型金属连接结构，其包括至少一个第一层板和至少一个第二层板；

第一层板上设有第一连接孔，在第一连接孔周围设有第一抑制区及第一圆形延展区，第一抑制区包围第一圆形延展区；

第二层板上设有与第一连接孔孔径相同的第二连接孔，在第二连接孔周围设有第二抑制区及第二圆形延展区，第二抑制区包围第二圆形延展区；

第一层板与第二层板间隔设置且用连接件穿过第一连接孔和第二连接孔将第一层板与第二层板连接后，第一圆形延展区与第二圆形延展区位置不对齐。

进一步地，第一抑制区与第二抑制区涂抹止焊剂。

进一步地，第一圆形延展区与第二圆形延展区不涂抹止焊剂。

进一步地，第一抑制区和第一圆形延展区对称设置于第一层板的两面；第二抑制区和第二圆形延展区对称设置于第二层板的两面。

本实用新型的含点状裂纹抑制区的高损伤容限型金属连接结构，同比传统单一制件，可实现静强度相当的前提下，减重5％以上、疲劳扩展寿命增益100％以上，为金属结构的损伤容限设计提供了备选方案。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。

图1为本实用新型一实施例的含点状裂纹抑制区的高损伤容限型金属连接结构示意图。

图2为本实用新型一实施例的第一层板平面示意图。

图3为本实用新型一实施例的第二层板平面示意图。

附图标记

10-第一层板，11-第一连接孔，12-第一抑制区，13-第一圆形延展区；

20-第二层版，21-第二连接孔，22-第二抑制区，23-第二圆形延展区；

30-裂纹。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明。

为保证结构的使用安全，改善结构的损伤容限特性。本实用新型提供一种含点状裂纹抑制区的高损伤容限型金属连接结构，同比传统单一制件，在实现静强度相当的前提下，减重5％以上、疲劳扩展寿命增益50％以上。

在超塑成形/扩散连接(SPF/DB)之前通过在多层金属板的接触界面之间涂覆止焊剂，以达到预置“裂纹抑制区”的目的。

具体的如图1至图3所示的实施例，其包含三个第一层板10和两个第二层版20，第一层板10和第二层版20将连接孔位置对齐后穿入螺栓紧固件，由于多层金属层板在使用过程中会产生裂纹30，裂纹30会影响多层金属板连接结构的寿命及强度，因此在第一层板10的第一连接孔11周围涂抹一层的第一抑制区12，第一抑制区12涂抹止焊剂，第一抑制区12可以一定程度上起到抑制裂纹30拓展的目的，之后第一抑制区的内部再设置圆形的无止焊剂的第一圆形延展区13。相应的在第二层版20的第一连接孔21周围也涂抹一层的第二抑制区22，第二抑制区22涂抹止焊剂，并在第二抑制区的内部也设置第二圆形延展区，不过两者不同的是第一圆形延展区13与第二圆形延展区23的分布不同，因此使得在第一层板10和第二层板20以通孔为中心穿入连接件接触后，第一层板10与第二层板20的圆形延展区对应位置会不同，即两个圆形延展区的轴线不同轴以及面积不会叠加。在多层金属板使用产生裂纹30时，裂纹30首先会沿着第一层板10的抑制区开裂，当裂到第一层板10的延展区域时，由于没有设置止焊剂裂纹会加速裂开，但是第一层板10的延展区域对应着第二层版20的抑制区域，因此裂纹30会向下传递给第二层板20的抑制区域，第二层板20的抑制区域降低了裂纹的开裂速度，且会沿着第二层板20的抑制区域开裂，当裂到第二层板20的延展区时，裂纹30又向下传递给第一层板10的抑制区域，继续降低开裂速度，依次类推，直至第一层板10和第二层板20组成的多层金属连接机构全部裂开。

需要说明的是，为了减缓裂纹裂开速度，可以在第一抑制区12和第一圆形延展区13对称设置于第一层板10的两面，以及第二抑制区22和第二圆形延展区23对称设置于第二层板20的两面。

本实用新型的含点状裂纹抑制区的高损伤容限型金属连接结构在应力集中易产生裂纹的区域，预置的裂纹抑制区，当裂纹扩展到圆裂纹抑制区时，改变裂纹的扩展路径，减缓裂纹扩展速率，实现对裂纹扩展的抑制作用。

以上所述，仅为本实用新型的最优具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种含点状裂纹抑制区的高损伤容限型金属连接结构，其特征在于，包括至少一个第一层板(10)和至少一个第二层板(20)；

第一层板(10)上设有第一连接孔(11)，在第一连接孔(11)周围设有第一抑制区(12)及第一圆形延展区(13)，第一抑制区(12)包围第一圆形延展区(13)；

第二层板(20)上设有与第一连接孔(11)孔径相同的第二连接孔(21)，在第二连接孔(21)周围设有第二抑制区(22)及第二圆形延展区(23)，第二抑制区(22)包围第二圆形延展区(23)；

第一层板(10)与第二层板(20)间隔设置且用连接件穿过第一连接孔(11)和第二连接孔(21)将第一层板(10)与第二层板(20)连接后，第一圆形延展区(13)与第二圆形延展区(23)位置不对齐。

2.根据权利要求1所述的含点状裂纹抑制区的高损伤容限型金属连接结构，其特征在于，第一抑制区(12)与第二抑制区(22)涂抹止焊剂。

3.根据权利要求2所述的含点状裂纹抑制区的高损伤容限型金属连接结构，其特征在于，第一圆形延展区(13)与第二圆形延展区(23)不涂抹止焊剂。

4.根据权利要求3所述的含点状裂纹抑制区的高损伤容限型金属连接结构，其特征在于，第一抑制区(12)和第一圆形延展区(13)对称设置于第一层板(10)的两面；第二抑制区(22)和第二圆形延展区(23)对称设置于第二层板(20)的两面。