[實用新型]智能復合材料鉚釘

有效

• 申請號: 201820102371.4
• 申請日: 2018-01-22
• 公開（公告）號: CN208010737U
• 公開（公告）日: 2018-10-26
• 發明（設計）人: 郭士鈞;黃劍進;汪海
• 申請（專利權）人: 上海航空材料結構檢測股份有限公司
• 主分類號: F16B19/08
• 分類號: F16B19/08;F16B5/04;G01L5/00;B29C33/00
• 代理公司: 上海華工專利事務所(普通合伙) 31104
• 代理人: 繆利明

本實用新型提供一種智能復合材料鉚釘，包括鉚釘主體和頭部，在所述鉚釘主體的中心設有一長形孔，在所述頭部上設有漏斗形通槽，所述漏斗形通槽與長形孔連通；在所述長形孔內插入傳感器裝置，在所述漏斗形通槽內放入發射器裝置，所述傳感器裝置與發射器裝置通過導線連接；在所述漏斗形通槽的上表面上設置天線裝置，所述發射器裝置與所述天線裝置通過導線連接。本實用新型的智能復合材料鉚釘，智能鉚釘的整體尺寸和形狀以及結構連接面增強作用與傳統的金屬鉚釘接近，嵌入在智能鉚釘內的傳感器裝置通過感應局部應力而產生信號，攜帶應力和位置信息的信號可被本地接收器接收，有助于監控飛機在服役過程中的結構安全健康狀態。

技術領域

本實用新型屬于用于加固和感知的復合材料結構接頭技術領域，具體涉及一種智能復合材料鉚釘。

背景技術

諸如飛機的復合材料結構由不同部件通過共固化或粘合劑粘接裝配在一起。金屬鉚釘和螺栓通常用于加固部件接頭并確保結構完整性。以機翼結構為例，從根部到尖部通常使用數以千計的金屬鉚釘和螺栓。這些鉚釘安裝在接頭中，在結構加載時承受部件之間的內應力。現有的鉚釘包括實心的長條狀鉚釘主體和實心的鉚釘頭部，不具備感應和記錄這些內應力的功能。若這些鉚釘具有感應和記錄接頭內應力值的功能，則這些數據將有助于監控飛機在服役過程中的結構安全健康狀態。目前，還沒有具有這種功能的鉚釘。

實用新型內容

本實用新型提供一種智能復合材料鉚釘，替代現有的傳統金屬鉚釘，智能鉚釘的鉚釘主體和頭部由碳纖維增強熱塑性復合材料制成，在鉚釘主體和頭部放入傳感器裝置、發射器裝置、天線裝置和可充電電池單元。

為實現以上目的，本實用新型通過以下技術方案實現：

智能復合材料鉚釘，其特征在于，包括鉚釘主體和頭部，在所述鉚釘主體的中心設有一長形孔，在所述頭部上設有漏斗形通槽，所述漏斗形通槽與長形孔連通；在所述長形孔內插入傳感器裝置，在所述漏斗形通槽內放入發射器裝置，所述傳感器裝置與發射器裝置通過導線連接；在所述漏斗形通槽的上表面上設置天線裝置，所述發射器裝置與所述天線裝置通過導線連接。

根據本實用新型的優選實施例，所述鉚釘主體和頭部由碳纖維增強熱塑性復合材料制成。

根據本實用新型的優選實施例，所述傳感器裝置由壓電材料制成，包括帶狀、棒狀、纖維或膜狀。

根據本實用新型的優選實施例，還包括可充電電池單元，為所述傳感器裝置、發射器裝置和天線裝置提供電力；所述可充電電池單元位于所述漏斗形通槽中所述發射器裝置的上方，所述可充電電池單元與發射器裝置通過導線連接；當電池電量低于闕值時，所述可充電電池單元自動切換至充電模式，以開始從所述傳感器裝置中的壓電材料在結構承載狀態下收集電力并對電池充電。

根據本實用新型的優選實施例，所述傳感器裝置、發射器裝置、可充電電池單元通過粘合劑粘接在所述鉚釘主體的長形孔和頭部的漏斗形通槽上；所述天線裝置粘貼在所述頭部的頂部。

根據本實用新型的優選實施例，在所述頭部的頂部表面設置一指示壓電條表面方向的標記。

本實用新型的另一目的是提供一種制作上述智能復合材料鉚釘的的鉚釘主體的長形孔和頭部的漏斗形通槽的成型模具。

為實現以上目的，本實用新型通過以下技術方案實現：

制作如上所述的智能復合材料鉚釘的的鉚釘主體的長形孔和頭部的漏斗形通槽的成型模具，其特征在于，所述成型模具位于所述智能復合材料鉚釘內，所述成型模具包括實心的漏斗塊和實心的桿，所述桿向上穿過所述漏斗塊，對所述漏斗塊上方的桿進行加熱，當加熱溫度達到熱塑性復合材料的熔點時，將錐形模具拔出，在所述鉚釘主體中形成長形孔，在所述頭部形成漏斗形通槽。

根據本實用新型的優選實施例，所述模具的桿的直徑約為所述鉚釘主體的1/5，漏斗塊下方和上方桿的長度不小于鉚釘主體的3/4，漏斗塊的高度與所述頭部的高度相同。