RU216047U1 - Устройство для передачи нагрузок - Google Patents
Устройство для передачи нагрузок Download PDFInfo
- Publication number
- RU216047U1 RU216047U1 RU2022127977U RU2022127977U RU216047U1 RU 216047 U1 RU216047 U1 RU 216047U1 RU 2022127977 U RU2022127977 U RU 2022127977U RU 2022127977 U RU2022127977 U RU 2022127977U RU 216047 U1 RU216047 U1 RU 216047U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- structures
- channels
- fastening
- composite material
- transferring loads
- Prior art date
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 27
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 21
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000000789 fastener Substances 0.000 abstract description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 10
- 230000000712 assembly Effects 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 abstract description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 abstract description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 4
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 2
- 102200129688 ETFDH F16C Human genes 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Полезная модель относится к области композитных конструкций и касается высоконагруженных конструкций из полимерных композиционных материалов, в частности стержневых узлов и ферменных агрегатов авиационных конструкций. Также может применяться в строительных конструкциях, инженерных сооружениях и т.д. В конструкции устройства для передачи нагрузок можно выделить основные части: изготовленный намоткой волокнистого материала корпус и крепежные узлы. Крепежные узлы размещены на концах корпуса. Крепежный узел имеет вилку с проушинами. На поверхности крепежного узла расположены каналы, в которых размещены волокна композиционного материала, а каналы расположены по внешнему контуру выступающих частей вилки. В области контакта с крепежным узлом на поверхности корпуса может быть расположен опоясывающий элемент. Опоясывающий элемент может быть выполнен из волокнистого композиционного материала с укладкой волокон поперек оси устройства для передачи нагрузок. Техническим результатом является высокая весовая эффективность устройства для передачи нагрузок, при обеспечении высокой технологичности производства. Технический результат достигается за счет передачи усилий посредством нагружения материала крепежного узла сжимающими усилиями и реализации простой геометрии каналов.
Description
Полезная модель относится к области композитных конструкций и касается высоконагруженных конструкций из полимерных композиционных материалов, в частности стержневых узлов и ферменных агрегатов авиационных конструкций. Также может применяться в строительных конструкциях, инженерных сооружениях и т.д.
Известно устройство для передачи нагрузок, содержащее изготовленного намоткой волокнистого композиционного материала корпус, соединенный концами с двумя крепежными узлами (Патент РФ №2550780, МПК F16C 3/02, В29С 70/30, В29С 70/86, Мессье-Доути Лимитед (GB), Мессье-Бугатти-Доути (FR), 26.08.2009). В устройстве такого типа передача усилий между корпусом и крепежными узлами осуществляется посредством взаимодействия волнообразной поверхности крепежного узла и также волнообразной внутренней поверхности корпуса. За счет большой площади соприкосновения такой стык обладает хорошими ресурсными характеристиками. Однако, в силу того, что волокна в зоне соединения корпуса и крепежных узлов имеют множество изгибов, при нагружении устройства для передачи нагрузок волокна стремятся распрямиться, из-за чего возникают концентрации напряжений в связующем корпуса на микроуровне. Так как связующее материала корпуса обладает низкими, относительно волокон композиционного материала корпуса, прочностными и жесткостными свойствами, описанное выше явление приводит к возникновению разрушений в связующем и значительно ограничиваются максимальные усилия, которые могут быть переданы через устройство для передачи нагрузок.
Известно устройство для передачи нагрузок, наиболее близкое по конструктивным признакам к предлагаемой полезной модели и принятое за прототип, содержащее изготовленный намоткой волокнистого композиционного материала корпус, соединенный концами с двумя крепежными узлами, крепежные узлы имеют каналы, в указанных каналах размещены волокна композиционного материала (Патент РФ №199953, МПК В29С 70/30, F16C 3/02, ФГУП «ЦАГИ», 06.05.2020), которое за счет расположения каналов вдоль линий пересечения поверхности с секущими плоскостями, направленными под углом к оси фитинга, близким к углу укладки волокон композиционного материала корпуса, позволяет избежать появления значительных изгибов волокон в корпусе и получить сверхплотную укладку волокон композиционного материала в каналах. В результате на микроуровне в корпусе возникают меньшие, чем в аналоге концентрации напряжений, а также передача усилий между волокнами композиционного материала корпуса и материалом крепежных узлов осуществляется напрямую (с минимальным включением связующего), поэтому такое устройство для передачи нагрузок способно передавать значительно большие усилия и обладает большим ресурсом, чем описанный выше аналог.
Недостатком прототипа является то, что в зоне соединения корпуса и крепежных узлов материал крепежных узлов нагружается сдвиговыми усилиями. В силу того, что сдвиговая прочность материалов меньше прочности на растяжение/сжатие, это ограничивает максимальные передаваемые нагрузки. Также из-за расположения каналов на боковой поверхности крепежных узлов максимальный объем волокон, который может быть размещен в каналах, ограничивается геометрическими размерами крепежного узла, что также ограничивает максимальные передаваемые нагрузки.
Еще одним недостатком прототипа является то, что используемые крепежные узлы имеют очень сложную геометрию, в результате чего их изготовление требует сложного оборудования, а также, как результат требования укладки волокон в каналы со сложной геометрией, требуется сложное оборудование для изготовления корпуса. В результате трудоемкость и стоимость производства устройства для передачи нагрузок получается высокой.
Описанные выше свойства прототипа осложняют его применение в серийных конструкциях, в первую очередь в высоконагруженных, таких как силовые элементы планеров самолетов, мостов, стадионов и т.д., так как в таких конструкциях требуется обеспечение максимальной прочности при минимальном весе, а также высокая производительность серийного изготовления.
Техническим результатом является высокая весовая эффективность устройства для передачи нагрузок, при обеспечении высокой технологичности производства.
Технический результат достигается за счет того, что в устройстве для передачи нагрузок, содержащем изготовленный намоткой волокнистого композиционного материала корпус, соединенный концами с двумя крепежными узлами, крепежные узлы имеют каналы, в указанных каналах размещены волокна композиционного материала, каждый крепежный узел содержит вилку с проушинами, а каналы расположены по внешнему контуру выступающих частей вилки. В зоне крепежного узла на поверхности изготовленного намоткой волокнистого композиционного материла корпуса расположен опоясывающий элемент. Опоясывающий элемент может быть выполнен из волокнистого композиционного материала с укладкой волокон поперек оси устройства для передачи нагрузок.
На фиг. 1 изображено устройство для передачи нагрузок.
На фиг. 2 изображен крепежный узел.
На фиг. 3 изображено устройство для передачи нагрузок, на поверхности корпуса которого расположен опоясывающий элемент.
В конструкции устройства для передачи нагрузок (фиг. 1) можно выделить основные части:
изготовленный намоткой волокнистого материала корпус;
крепежные узлы.
Корпус устройства 1 изготовлен намоткой волокнистого композиционного материала. Корпус 1 соединен концами с двумя крепежными узлами 2.
Крепежный узел 2 (фиг. 2) имеет каналы 3 (под каналом подразумевается углубление для укладки волокон композиционного материала) и вилку 4 с проушинами 5. Каналы 3 расположены по внешнему контуру выступающих частей вилки 4. В зоне крепежного узла 2 на поверхности изготовленного намоткой волокнистого композиционного материала корпуса 1 (фиг. 3) может быть расположен опоясывающий элемент 6. Опоясывающий элемент 6 может быть выполнен из волокнистого композиционного материала с укладкой волокон поперек оси устройства для передачи нагрузок.
Устройство работает следующим образом. Передача нагрузок осуществляется между крепежными узлами 2 через корпус устройства 1.
Соединение корпуса 1 и крепежных узлов 2 обеспечивается за счет укладки волокон корпуса 1 в каналы 3 каждого крепежного узла 2. Каналы 3 расположены на поверхности крепежного узла 2 по внешнему контуру выступающих частей вилки 4, через которую нагрузка передается на другие элементы конструкции, в которой применено устройство для передачи нагрузок. Такое расположение каналов 3 приводит к тому, что нагружение материала крепежного узла 2 в проушине 5 осуществляется за счет сжимающих усилий, которым материал крепежного узла 2 сопротивляется лучше, чем сдвиговым усилиям. За счет описанного эффекта материал крепежного узла 2 используется более эффективно, с точки зрения обеспечения весовой эффективности.
В случае, если диаметр проушины 5 больше диаметра корпуса 1, в области контакта крепежного узла 2 и корпуса 1 возникают усилия, нормальные к поверхности крепежного узла 2 и способствующие отслоению композиционного материала корпуса 1 от него. Опоясывающий элемент 6 противодействует этим усилиям, что повышает прочность конструкции и также увеличивает максимальные усилия, передаваемые через устройство для передачи нагрузок без значительного увеличения его веса. Укладка волокон волокнистого композиционного материала опоясывающего элемента 6 поперек оси устройства для передачи нагрузок позволяет получить максимальные жесткостные и прочностные характеристики опоясывающего элемента 6 в тангенциальном направлении (вдоль окружности), что позволяет ему лучше противодействовать отслоению материала корпуса 1 от крепежного узла 2.
В силу простой геометрии каналов 4 производство крепежных узлов 2 не требует сложного оборудования, за счет чего снижаются трудозатраты и стоимость изготовления устройства для передачи нагрузок.
Основными преимуществами предлагаемой конструкции устройства для передачи нагрузок являются:
Его высокая весовая эффективность,
Низкие трудозатраты и стоимость производства крепежных узлов и, соответственно, устройства для передачи нагрузок.
Технический результат достигается за счет передачи усилий посредством нагружения материала крепежных узлов сжимающими усилиями и реализации более простой геометрии каналов.
Claims (3)
1. Устройство для передачи нагрузок, содержащее изготовленный намоткой волокнистого композиционного материала корпус, соединенный концами с двумя крепежными узлами, крепежные узлы имеют каналы, в указанных каналах размещены волокна композиционного материала, отличающееся тем, что каждый крепежный узел содержит вилку с проушинами, а каналы расположены по внешнему контуру выступающих частей вилки.
2. Устройство для передачи нагрузок по п. 1, отличающееся тем, что в зоне крепежного узла на поверхности изготовленного намоткой волокнистого композиционного материала корпуса расположен опоясывающий элемент.
3. Устройство для передачи нагрузок по п. 2, отличающееся тем, что опоясывающий элемент выполнен из волокнистого композиционного материала с укладкой волокон поперек оси устройства для передачи нагрузок.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU216047U1 true RU216047U1 (ru) | 2023-01-16 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2802378C1 (ru) * | 2020-12-18 | 2023-08-28 | Тирсан Кардан Санайи Ве Тиджарет Аноним Ширкети | Вилка трубы из углеродного композита |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19524903A1 (de) * | 1995-07-08 | 1997-04-30 | Inst Kraftfahrwesen Rwth Aache | Wellenförmige Kraftübertragungseinrichtung in faserverstärkte Rahmenstrukturen sowie Verfahren zu ihrer Herstellung |
| WO2009022643A1 (ja) * | 2007-08-10 | 2009-02-19 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 繊維強化樹脂製筒部材の製造方法 |
| RU199953U1 (ru) * | 2020-05-06 | 2020-09-29 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") | Устройство для передачи нагрузок |
| RU2749822C1 (ru) * | 2020-12-29 | 2021-06-17 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") | Трубчатый стыковочный узел |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19524903A1 (de) * | 1995-07-08 | 1997-04-30 | Inst Kraftfahrwesen Rwth Aache | Wellenförmige Kraftübertragungseinrichtung in faserverstärkte Rahmenstrukturen sowie Verfahren zu ihrer Herstellung |
| WO2009022643A1 (ja) * | 2007-08-10 | 2009-02-19 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 繊維強化樹脂製筒部材の製造方法 |
| RU199953U1 (ru) * | 2020-05-06 | 2020-09-29 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") | Устройство для передачи нагрузок |
| RU2749822C1 (ru) * | 2020-12-29 | 2021-06-17 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") | Трубчатый стыковочный узел |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2802378C1 (ru) * | 2020-12-18 | 2023-08-28 | Тирсан Кардан Санайи Ве Тиджарет Аноним Ширкети | Вилка трубы из углеродного композита |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3167882A (en) | Means for and method of prestressing concrete | |
| US10557267B2 (en) | Truss structure | |
| CN104264583B (zh) | 纤维增强复合材料筋拉索用可调预紧力螺旋摩擦式锚具 | |
| RU216047U1 (ru) | Устройство для передачи нагрузок | |
| RU199953U1 (ru) | Устройство для передачи нагрузок | |
| US9410322B1 (en) | Damping splice sleeve | |
| CN106193287A (zh) | 预应力装配式混凝土节点曲面连接结构 | |
| CN207063209U (zh) | 一种预制夹芯保温复合板内的柔性连接组件 | |
| US2917264A (en) | Vibration and shock isolation mount | |
| CN104963286A (zh) | 一种释放套箍作用的frp拉索锚固装置及其安装方法 | |
| CN102155057B (zh) | 装配式铅剪切阻尼器 | |
| CN109811891B (zh) | 一种柔性全张拉结构体系、预张力设计方法及施工方法 | |
| RU2749822C1 (ru) | Трубчатый стыковочный узел | |
| JP2002541360A5 (ru) | ||
| CN209276981U (zh) | 一种压缩弹簧减震支座 | |
| WO2015186526A1 (ja) | 複合材構造 | |
| RU211391U1 (ru) | Узел стыка металлического стыковочного узла и отсека фюзеляжа сетчатой конструктивно-силовой схемы из композиционных материалов | |
| ATE279655T1 (de) | Befestigungsanordnung für verbundwerkstoffstrukturen | |
| US3230981A (en) | Filament wound structure and method of making same | |
| CN215111027U (zh) | 一种高承压纤维增强水泥管 | |
| CN111021767B (zh) | 一种摩擦耗能套管加固装置及其使用方法 | |
| Abu-Farsakh et al. | Optimal aspect-ratio for various types of braced domes under gravity loads | |
| CN217736643U (zh) | 一种伸缩缝配管伸缩节装置 | |
| CN219618656U (zh) | 一种新型高性能的耐高温纤维复合材料结构 | |
| RU6216U1 (ru) | Узел соединения металлических труб |