CN206320124U - 一种含环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环状裂纹抑制区的高损伤容限型金属连接结构，其包括至少两个金属层板；金属层板上设有连接孔，在连接孔周围设有直径大于连接孔孔径的圆环，所述圆环与连接孔之间区域为裂纹抑制区，裂纹抑制区以连接孔为圆心均匀布置于金属层板表面；至少两个金属层板用连接件穿过连接孔进行连接。本实用新型的含环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

一种含环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，尤其涉及一种含环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：一种含环状裂纹抑制区的高损伤容限型金属连接结构，其包括至少两个金属层板；

金属层板上设有连接孔，在连接孔周围设有直径大于连接孔孔径的圆环，所述圆环与连接孔之间区域为裂纹抑制区，裂纹抑制区以连接孔为圆心均匀布置于金属层板表面；

至少两个金属层板用连接件穿过连接孔进行连接。

进一步地，裂纹抑制区涂抹止焊剂。

进一步地，除裂纹抑制区外的区域不涂抹止焊剂。

进一步地，裂纹抑制区对称设置于金属层板的两面。

本实用新型的含环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环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金属层板平面示意图。

附图标记

10-金属层板，11-连接孔，12-裂纹抑制区；

20-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环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环状形式的止焊剂，以达到预置“环状裂纹抑制区”的目的。

具体的如图1和图2所示的实施例，其包含五个金属层板10，五个金属层板10通过螺栓紧固件穿过连接孔11进行连接，其中三个金属层板10如图2所示的竖直方位设置，两个金属层板10大约将图2所示的金属层板旋转45度后设置，而五个金属层板10在使用过程中会产生裂纹20，裂纹20会影响多层金属板连接结构的寿命及强度，因此在金属层板10的连接孔11周围涂抹一层的裂纹抑制区12，裂纹抑制区12涂抹止焊剂，裂纹抑制区12可以一定程度上起到抑制裂纹20拓展的目的，之后裂纹抑制区12的边缘再设置无止焊剂的延展区。由于金属层板10中的裂纹抑制区12采用圆环形(即两个不同直径的圆之间的区域)，且均与布置，使得如上述布置的两个金属层板10之间的无止焊剂的延展区不叠加。当第一块金属层板10的裂纹抑制区12横向布置，而第二块金属层板45度布置后，在多层金属板使用产生裂纹20时，裂纹20首先会沿着金属层板10的裂纹抑制区12开裂，当裂到金属层板10的无止焊剂区域时，由于没有设置止焊剂裂纹会加速裂开，但是第一块金属层板10的无止焊剂区域对应着第二块金属层版10的裂纹抑制区12，因此裂纹20会向下传递给第二块金属层板10的裂纹抑制区12，第二块金属层板10的裂纹抑制区12降低了裂纹20的开裂速度，且会沿着第二块金属层板10的裂纹抑制区12开裂，当裂到第二块金属层板10的无止焊剂区域时，裂纹20又向下传递给第三金属层板10的裂纹抑制区12，继续降低开裂速度，依次类推，直至金属层板10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，可以将裂纹抑制区12和延展区对称设置于金属层板10的两面。

本实用新型的含环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)

1.一种含环状裂纹抑制区的高损伤容限型金属连接结构，其特征在于，包括至少两个金属层板(10)；

金属层板(10)上设有连接孔(11)，在连接孔(11)周围设有直径大于连接孔(11)孔径的圆环，所述圆环与连接孔(11)之间区域为裂纹抑制区(12)，裂纹抑制区(12)以连接孔(11)为圆心均匀布置于金属层板表面，其与部分为延展区；

至少两个金属层板(10)用连接件穿过连接孔(11)进行连接。

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

3.根据权利要求2所述的含环状裂纹抑制区的高损伤容限型金属连接结构，其特征在于，除裂纹抑制区外的区域不涂抹止焊剂。

4.根据权利要求3所述的含环状裂纹抑制区的高损伤容限型金属连接结构，其特征在于，裂纹抑制区(12)对称设置于金属层板(10)的两面。