[發(fā)明專利]復(fù)合材料層板與金屬件的連接結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410712969.1
• 申請日: 2014-11-28
• 公開（公告）號: CN104454854A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 梅志遠(yuǎn);張志強(qiáng);李華東;魯程
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍海軍工程大學(xué);咸寧海威復(fù)合材料制品有限公司
• 主分類號: F16B11/00
• 分類號: F16B11/00;F16B2/22;F16B2/24
• 代理公司: 武漢開元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42104
• 代理人: 黃行軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料(FRC)應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及一種復(fù)合材料層板與金屬件的連接結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

FRC具有耐腐蝕，比強(qiáng)度高，以及優(yōu)異的可設(shè)計性和復(fù)雜結(jié)構(gòu)整體成型的顯著特點，目前已廣泛應(yīng)用于船舶與海洋結(jié)構(gòu)物設(shè)計工程，艦艇大尺度復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的設(shè)計與應(yīng)用技術(shù)研究必將成為未來艦船結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要發(fā)展方向。然而，相較于傳統(tǒng)鋼質(zhì)結(jié)構(gòu)高效、低成本的焊接連接技術(shù)，復(fù)合材料與鋼構(gòu)件之間的連接問題已成為阻礙復(fù)合材料結(jié)構(gòu)大規(guī)模使用的瓶頸技術(shù)之一。目前復(fù)合材料與鋼構(gòu)件大量使用的連接方式主要為機(jī)械連接(螺釘連接和鉚接)、膠接和混合連接等，然而，機(jī)械連接由于采用穿透型開孔，將損傷FRC結(jié)構(gòu)的完整性，且緊密性設(shè)計困難，膠接則往往難以滿足連接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度設(shè)計要求。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種復(fù)合材料層板與金屬件的連接結(jié)構(gòu)，在保證艦船結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和各項技術(shù)指標(biāo)不下降的情況下，解決鋼結(jié)構(gòu)與復(fù)合材料的水密堅固連接問題。

本發(fā)明提供了一種復(fù)合材料層板與金屬件的連接結(jié)構(gòu)，包括金屬件和復(fù)合材料層板，所述金屬件位于復(fù)合材料層板邊緣處，所述金屬件連接面上開設(shè)有有燕尾式凹槽，所述凹槽最小寬度大于所述復(fù)合材料層板厚度，所述復(fù)合材料板的邊緣彎曲沿凹槽的內(nèi)側(cè)壁和底面填入凹槽中，在所述凹槽內(nèi)部中所述復(fù)合材料層板與凹槽外側(cè)壁之間設(shè)置有固定卡片，所述固定卡片壓在填入于凹槽底面的復(fù)合材料層板上面，所述復(fù)合材料層板、固定卡片和凹槽之間利用韌性膠體材料整體固化成一體凹槽槽體結(jié)構(gòu)，所述復(fù)合材料層板與所述凹槽槽體結(jié)構(gòu)一次成型。

所述復(fù)合材料層板與金屬件的連接面以及凹槽的內(nèi)側(cè)壁和底面膠接。金屬件的軸向方向與復(fù)合材料層板的軸向方向相垂直，金屬件和復(fù)合材料層板相互配合形成L型結(jié)構(gòu)。

所述金屬件為條狀結(jié)構(gòu)且其長度與復(fù)合材料層板邊緣寬度相同，凹槽沿金屬件軸向方向設(shè)置，凹槽深度方向與復(fù)合材料層板垂直，凹槽底端寬度大于頂端寬度，與復(fù)合材料緊密貼合的一側(cè)凹槽側(cè)壁夾角小于另一側(cè)凹槽側(cè)壁夾角，與復(fù)合材料緊密貼合的一側(cè)凹槽側(cè)壁高度小于另一側(cè)凹槽側(cè)壁高度且高度差為復(fù)合材料層板厚度，與復(fù)合材料層板鉸接的一側(cè)凹槽側(cè)壁上下拐角均為圓角。

所述固定卡片為倒U形的彈性結(jié)構(gòu)，固定卡片包括呈圓弧形的連接件，連接件兩端均一體化連接有夾板，所述夾板均向外傾斜，夾板上均勻設(shè)置有通孔，所述夾板分別與對應(yīng)的復(fù)合材料層板和凹槽內(nèi)側(cè)壁緊密貼合。

所述固定卡片沿金屬件軸向方向均勻間隔分布于凹槽內(nèi)。

所述韌性膠體為環(huán)氧樹脂或橡膠膩子。

所述固定卡片的兩個夾板之間設(shè)置有毛氈或短切纖維，固定卡片一側(cè)夾板與對應(yīng)的凹槽側(cè)壁之間設(shè)置有纖維織物或毛氈布。與夾板接觸的凹槽一內(nèi)側(cè)壁底部設(shè)置有與夾板相配合的斜面或弧面。

本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，復(fù)合材料層板的端部膠接于金屬件的凹槽內(nèi)部，復(fù)合材料層板與金屬件垂直相交連接一次成型形成L型的連接結(jié)構(gòu)。凹槽截面呈不對稱的燕尾型且凹槽底面兩側(cè)拐角均為圓弧過渡，保證復(fù)合材料層板能與凹槽內(nèi)側(cè)表面緊密貼合。固定卡片的兩側(cè)卡片分別與復(fù)合材料層板和凹槽側(cè)壁緊密貼合，將復(fù)合材料層板固定于凹槽內(nèi)部，在無需開孔的情況下實現(xiàn)復(fù)合材料層板與金屬件的固定安裝。同時采用固定卡片固定復(fù)合材料層板，便于織物鋪設(shè)，成型工藝簡單。凹槽內(nèi)注射的韌性膠體進(jìn)一步保證安裝穩(wěn)定性同時有效確保水密性。同時由于固定卡片的兩側(cè)夾板設(shè)置有通孔，韌性膠體可通過通孔進(jìn)入固定卡片與復(fù)合材料層板形成的空間內(nèi)，進(jìn)一步強(qiáng)化安裝穩(wěn)定性。所述固定卡片兩側(cè)夾板形成的內(nèi)部區(qū)域在卡入前預(yù)置有少量毛氈或短切纖維，以防止卡片內(nèi)富膠開裂，同時，夾板與凹槽粘接界面處預(yù)置有1～2層纖維織物或毛氈布，以提高界面粘結(jié)性能。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖

圖2為固定卡片結(jié)構(gòu)示意圖

其中，1-金屬件，2-復(fù)合材料層板，3-凹槽，4-固定卡片，41-連接件，42-夾板，43-通孔，5-韌性膠體。

具體實施方式

下面結(jié)合說明書附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明：