[發明專利]一種跑道式復合材料補強環、制備裝置及其制作方法

有效

• 申請號: 202011078449.1
• 申請日: 2020-10-10
• 公開（公告）號: CN112392804B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 侯傳禮;田晶;王威力;李剛
• 申請（專利權）人: 哈爾濱玻璃鋼研究院有限公司;北京機電工程總體設計部
• 主分類號: F16B1/00
• 分類號: F16B1/00;B29C33/42;B29C70/34;B29B15/12;B29B15/14
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 李恩慶

本發明提出一種跑道式復合材料補強環、制備裝置及其制作方法，該補強環的環體為中間上下邊相互水平兩側為半圓的環狀結構，環體的一面設置有若干凸環，另一面設置有若干凹環，制備方法為首先在跑道式復合材料補強環的制作裝置陽模上鋪放定型片；然后將半干法浸漬過的復合材料通過手動或自動方法把預浸后的復合材料纏繞在陽模的凹槽內；合陰模壓制需要的厚度，然后將陰陽模分離，脫出帶有定型片的跑道式補強環。解決了現有技術無法解決開口處力學性能薄弱的問題，本發明的異型補強環的方式可以將連續纖維布精準的布置在孔周圍，機加工時不被切斷，最大程度發揮纖維的縱向拉伸強度，避開復合材料的弱點，能夠完美解決開口處力學性能薄弱問題。

技術領域

本發明涉及一種跑道式復合材料補強環、制備裝置及其制作方法，屬于復合材料技術領域。

背景技術

隨著先進材料性能不斷提高，復合材料結構設計和制造工藝能力的提升，復合材料結構在航空航天領域的應用所占比例日益增加。由于復合材料自身各向異性的特點，各方向上性能差距巨大，只有充分利用纖維復合材料的方向上可設計性，才能最大程度發揮材料的性能。復合材料結構開口及補強是計算的難點之一，特別是大型結構件端部復合材料中的纖維已經被切斷，但在此處往往是和下一部分連接的承力部位，需要通過開口用螺栓把兩部分連接起來，在施加拉力載荷過程中，開口處由于不是連續纖維，承力只能靠橫向拉伸強度和層間剪切強度來保證，由于復合材料的橫向拉伸強度和層間剪切強度較縱向拉伸強度低一個數量級，開口處很難滿足設計要求。

發明內容

本發明為了解決如何克服復合材料結構補強，現有技術無法解決開口處力學性能薄弱的問題，提出一種跑道式復合材料補強環、制備裝置及其制作方法，異型補強環的方式可以將連續纖維布精準的布置在孔周圍，機加工時不被切斷，最大程度發揮纖維的縱向拉伸強度，避開復合材料的弱點，能夠完美解決開口處力學性能薄弱問題。

本發明提出一種跑道式復合材料補強環，一種跑道式復合材料補強環，包括環體、若干凸環和凹環，所述環體為中間上下邊相互水平兩側為半圓的環狀結構，所述環體的一面設置有若干凸環，另一面設置有若干凹環。

本發明提出一種跑道式復合材料補強環的制作裝置，包括陰模、兩個定型片和陽模，所述陽模包括基板一、凹槽、橫向凹槽和若干縱向凹槽，所述基板一上設置有凹槽、橫向凹槽和若干縱向凹槽，所述陰模包括基板二、凸起、橫向凸起和若干縱向凸起，所述基板二上設置有凸起，凸起組成跑道式補強環的形狀，所述凹槽與凸起相互配合，所述陽模與陰模間壓制跑道式復合材料補強環，所述跑道式復合材料補強環與陰模和陽模接觸的地方設置有定型片，所述凸起和凹槽形成的型面為弧面或平面。

所述橫向凹槽和橫向凸起的長度為L，其根據跑道式復合材料補強環的橫向長度所確定。

本發明提出一種跑道式復合材料補強環的制備方法，

第一步：首先在跑道式復合材料補強環的制作裝置陽模上鋪放定型片；

第二步：先將復合材料從紗團牽引出，通過膠槽中的膠液充分浸漬，通過擠膠系統將多余的膠液擠出，通過牽引按10m/min速度通過90℃烘干爐除去膠液中的溶劑，然后將半干法浸漬過的復合材料通過手動或自動方法把預浸后的復合材料纏繞在陽模的凹槽內；

第三步：達到所需要的纖維量后，在上面再鋪放一層定型片，合陰模壓制需要的厚度，然后將陰陽模分離，脫出帶有定型片的跑道式補強環。

本發明所述的跑道式復合材料補強環、制備裝置及其制作方法的有益效果為：

1、本發明所述的跑道式復合材料補強環、制備裝置及其制作方法，能夠將纖維預浸，利用自身的弧形(平面)型面定型補強環，使補強環與所要補強的產品外型面相吻合，纖維能準確布置到預定位置，使開口處薄弱的復合材料層間剪切和復合材料的橫向拉伸方式轉變為發揮復合材料強度優勢的縱向拉伸方式。