[發明專利]一種降低脆性材料開孔結構應力集中的方法

在審

• 申請號: 201910656834.0
• 申請日: 2019-07-19
• 公開（公告）號: CN110435164A
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 發明（設計）人: 王勝男;劉洋洋;馮志強;唐明峰;溫茂萍
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院化工材料研究所
• 主分類號: B29C65/48
• 分類號: B29C65/48;B29C70/34
• 代理公司: 四川省成都市天策商標專利事務所 51213
• 代理人: 郭會

本發明公開了一種降低脆性材料開孔結構應力集中的方法，應用于脆性材料技術領域，采用局部粘貼高強度共形補片的方式，首先對開孔部位進行表面預處理，然后涂刷底膠，隨后將制備好的共形補片粘貼于帶孔結構周圍并在補片表面及邊緣涂刷面膠，最后將其置于真空環境中固化。

技術領域

本發明涉及脆性材料技術領域，具體的說，是一種降低脆性材料開孔結構 應力集中的方法。

背景技術

為滿足某些特定的功能需求，脆性材料往往會設計一些開孔結構。在外加 載荷作用下，開孔結構易出現應力集中效應，進而引發裂紋的萌生。由于材料 本身的脆性特征，裂紋萌生后將迅速擴展，使結構在低載荷下發生失效，從而 嚴重影響其功能完整性，縮短其使用壽命。因此，降低開孔結構的應力集中， 提高其承載能力，對于維持脆性材料的結構、功能完整性具有重要意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種降低脆性材料開孔結構應力集中的方法，用 于解決現有技術中材料本身的脆性特征，裂紋萌生后將迅速擴展，使結構在低 載荷下發生失效，從而嚴重影響其功能完整性，縮短其使用壽命的問題。

本發明通過下述技術方案解決上述問題：

一種降低脆性材料開孔結構應力集中的方法，所述方法包括如下步驟：

步驟1：將開孔部位的表面用無水乙醇輕輕擦拭，去除表面污垢及粉塵；

步驟2：按比例將面膠樹脂主劑與固化劑置于容器中攪拌均勻，將調配好的 面膠涂刷在PTFE板上，之后平鋪剪裁好的碳纖維布，在碳纖維布表面再次涂刷 面膠后用第二塊PTFE板覆蓋，隨后將裱好的碳纖維布連同上下兩塊PTFE板一 同放入真空袋中，抽取真空后靜置待面膠固化得到碳纖維板，從碳纖維板上裁 取至少一塊補片，在補片中心位置開與脆性材料中的開孔形狀、尺寸相同的孔， 得到共形補片；

步驟3：按比例將底膠樹脂主劑與固化劑置于容器中攪拌均勻，將調配好的 底膠均勻涂刷于脆性材料兩側的開孔周圍，涂刷區域大小不小于補片尺寸，在 涂刷好底膠的部位覆蓋PTFE薄膜，并用滾刷沿同一方向反復滾壓去除氣泡，然 后將脆性材料連同PTFE薄膜一同放入真空袋中，抽取真空后靜置待底膠固化；

步驟4：按比例將面膠樹脂主劑與固化劑置于容器中攪拌均勻，將調配好的 面膠均勻涂抹于脆性材料兩側的開孔周圍，使之完全覆蓋底膠，然后粘貼共形 補片，再用滾刷沿同一方向反復滾壓，在粘好共形補片表面覆蓋PTFE薄膜，將 結構連同PTFE薄膜一同放入真空袋中，抽取真空后靜置待面膠固化；

步驟5：在共形補片的表面及其邊緣涂刷面膠，隨后在涂膠表面覆蓋PTFE 薄膜，然后置于真空袋中抽取真空，靜置待面膠完全固化。

優選地，所述方法還包括步驟6：將粘貼好補片的脆性材料取出于干燥通風 處靜置12h，可以保證補片的粘貼質量。

優選地，所述共形補片為方形或圓形，其邊長或直徑大于開孔的2.5倍。

優選地，所述碳纖維布滿足抗拉強度≥2000MPa、彈性模量≥150GPa，伸 長率≥1％。

優選地，所述的面膠樹脂滿足正拉粘接強度≥2.5MPa，抗拉強度≥30MPa， 抗壓強度≥70MPa，剪切強度≥10MPa，抗彎強度≥40MPa。

優選地，所述的PTFE板表面應光滑平整，厚度不小于2mm，尺寸與碳纖 維布匹配且面積不小于碳纖維布。

優選地，所述的底膠樹脂應滿足正拉粘結強度≥2.5MPa。

優選地，所述步驟2-步驟5中抽取真空的真空度應大于-75kPa。