[發明專利]金屬構件與復合材料構件的接合構造

有效

• 申請號: 201080048907.5
• 申請日: 2010-10-29
• 公開（公告）號: CN102596723B
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 竹內伸介;佐藤英一
• 申請（專利權）人: 獨立行政法人宇宙航空研究開發機構
• 主分類號: B64G1/22
• 分類號: B64G1/22;F17C1/00;F17C1/06
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;張會華

技術領域

此發明涉及金屬構件與復合材料構件的接合構造，更詳細地說，此發明涉及具有金屬構件與復合材料構件的接合部的金屬構件與復合材料構件的接合構造。

背景技術

一般而言，在金屬構件與復合材料構件的接合部，其特性，例如熱膨脹系數、剛性非連續地變化，所以發生應力集中，容易發生剝離。因此，金屬構件與復合材料構件的剝離及其進展牽涉到包含金屬構件與復合材料構件的接合部的構造體的破壞。

例如，復合材料罐相比于金屬制的罐質量輕，在航空航天領域、汽車等方面，人們期待著將復合材料罐作為現有的金屬制的罐的替代品。在現有技術中，與配管等進行連接的連接部上需要金屬制的口部連接件，用復合材料制造整個罐是不可能的，勢必存在金屬構件與復合材料構件的接合部。如上所述，由于一般而言在金屬構件與復合材料構件的接合部，其特性，例如熱膨脹系數、剛性非連續地變化，所以發生應力集中，容易發生剝離。由于罐整體的強度是靠復合材料維持的，所以金屬構件與復合材料構件的剝離及其進展牽涉到罐的破壞。

特別是在航空航天領域，在作為極低溫推進劑(液氫、液氧等)的罐使用的情況下，由于在極低的溫度下粘合劑的韌性會大幅度降低，所以極易引起剝離的發生、進展。為了防止此剝離，針對罐開口部的周圍部分為金屬制的內殼和復合材料制的外殼，有方案提出了在開口部的周圍部分設置把內殼和外殼?相互約束起來的固定部件的技術(專利文獻1)。

另一方面，在常溫下使用的儲氣器具和汽車用的燃料罐，由于在常溫下粘合劑的韌性比較高，所以在現有水平的大小、壓力下剝離還不成問題。然而，由于左右著剝離的指標(能量釋放率)與通常設計中所使用的指標(強度)不同，其與壓力的2次方成正比增加(強度指標是壓力的1次方)，與尺寸的1次方成正比增加(強度指標與尺寸無關)，所以可以預料，將來當罐實現了高壓化、大型化時，金屬構件與復合材料構件間的剝離同樣會成為問題。

此外，具有金屬構件與復合材料構件的接合部的金屬構件與復合材料構件的接合構造還被應用于人造衛星骨架體中復合材料制的推力管(Thrust?Tube)與上表面板或/和下表面板接合用的金屬制支架同該復合材料制的推力管的接合構造，以及火箭中構成尾翼的復合材料制的蒙皮板與火箭主體接合用的且接合于火箭主體的安裝用金屬零件同該復合材料制的蒙皮板的接合構造中，與上述情況同樣，在這些接合構造中，金屬構件與復合材料構件間的剝離成為問題。

專利文獻1：日本特開2006-10036號公報

發明內容

于是，本發明的目的是在具有金屬構件與復合材料構件的接合部的金屬構件與復合材料構件的接合構造中防止金屬構件與復合材料構件的粘接發生剝離，例如，防止極低溫流體的復合材料罐、高壓化、大型化的復合材料罐等中配管部周邊的金屬構件與復合材料構件的粘接發生剝離，防止人造衛星骨架體中復合材料制的推力管與上表面板及下表面板接合用的金屬制?支架同該復合材料制的推力管的粘接發生剝離，防止火箭中構成尾翼的復合材料制的蒙皮板與火箭主體接合用且接合于火箭主體的安裝用金屬零件同該復合材料制的蒙皮板的粘接發生剝離。

本發明的第1實施方式提供一種金屬構件與復合材料構件的接合構造，該金屬構件與復合材料構件的接合構造具有復合材料構件和通過粘接面與所述復合材料構件粘接在一起的金屬構件，所述金屬構件具有沿所述粘接面延伸的縫隙，從而在所述金屬構件上在該縫隙與所述粘接面之間形成薄壁部。

這里，在本說明書中，“沿粘接面延伸”不僅包括與粘接面平行地延伸的實施方式，還包括不與粘接面平行地延伸的實施方式，即：相對于粘接面成規定的角度而延伸的實施方式。

優選，所述縫隙中填充有柔軟的填充劑。

優選，所述縫隙的底部施有倒圓角加工。

優選，所述縫隙的底部具有半圓形的橫斷面形狀。

優選，所述縫隙被設置為不與所述粘接面平行的狀態。

優選，所述縫隙被設置為連接于從所述金屬構件的包含所述粘接面的面形成為規定的長度的槽的狀態。

優選，所述縫隙沿所述粘接面在該縫隙的長度方向的一部分設置1個或多個。

優選，所述縫隙的側端面施有倒圓角加工。

優選，所述縫隙的寬度沿該縫隙的長度方向連續性地變化。

優選，通過利用所述縫隙形成所述薄壁部，所述金屬構件的靠所述粘接面側的部分的剛性降低。

優選，所述復合材料構件為構成人造衛星骨架體的推力管，所述金屬構件為用于接合所述推力管與構成人造衛星骨架體的上表面板或下表面板的支架。