一种复合材料板筋一体化连接结构的制作方法

技术特征：

1.一种复合材料板筋一体化连接结构，其特征在于，包括复合材料壳板(1)和复合材料镂空筋材(2)；

所述复合材料壳板(1)为平板或曲面板，所述复合材料镂空筋材(2)为桁架式镂空结构，其形状随复合材料壳板变化而变化；

复合材料镂空筋材(2)包括复合材料镂空筋材桁架式支撑结构(2-2)、设置于复合材料镂空筋材桁架式支撑结构(2-2)上方的复合材料镂空筋材上端部(2-1)、设置于复合材料镂空筋材桁架式支撑结构(2-2)下方的复合材料镂空筋材下端部(2-3)；

所述复合材料镂空筋材上端部(2-1)、复合材料镂空筋材下端部(2-3)与所述复合材料镂空筋材桁架式支撑结构(2-2)分别采用缝合工艺连接，复合材料镂空筋材(2)通过第一次真空成型形成复合材料镂空筋材；

所述复合材料镂空筋材下端部(2-3)与所述复合材料壳板(1)采用缝合工艺连接，并通过第二次真空成型使所述复合材料壳板(1)和所述复合材料镂空筋材(2)形成一体化板筋连接结构。

2.根据权利要求1所述的复合材料板筋一体化连接结构，其特征在于，所述复合材料镂空筋材上端部(2-1)为玻璃纤维增强复合材料或碳纤维增强复合材料，所述复合材料镂空筋材上端部(2-1)正上方表层铺设有第一玻璃钢缝合薄板(3-1)，所述第一玻璃钢缝合薄板(3-1)为预制体，厚度为0.5mm～5mm，所述第一玻璃钢缝合薄板(3-1)采用手糊成型工艺或真空成型工艺制备；

所述第一玻璃钢缝合薄板(3-1)形状为长条状，或者与所述复合材料镂空筋材上端部(2-1)和所述复合材料镂空筋材支撑结构(2-2)接触区域一致的形状；

所述第一玻璃钢缝合薄板(3-1)进行开孔处理，开孔位于复合材料镂空筋材上端部(2-1)和复合材料镂空筋材支撑结构(2-2)接触区域，开孔直径为0.5mm～2mm。

3.根据权利要求1所述的复合材料板筋一体化连接结构，其特征在于，所述复合材料镂空筋材桁架式支撑结构(2-2)为玻璃纤维增强复合材料或碳纤维增强复合材料制备，并沿所需方向单向铺成三角波形结构，三角波形结构的波峰分别与所述复合材料镂空筋材上端部(2-1)连接，波谷分别与复合材料镂空筋材下端部(2-3)缝合连接；波峰和波谷所在处为平面以可与复合材料镂空筋材贴合，波沿呈30°～60°倾斜直线；

在所述复合材料镂空筋材桁架式支撑结构(2-2)与复合材料镂空筋材上端部(2-1)接触区域，所述复合材料镂空筋材桁架式支撑结构(2-2)正下方表层铺设有第二玻璃钢缝合薄板(3-2)；

所述第二玻璃钢缝合薄板(3-2)、复合材料镂空筋材上端部(2-1)以及复合材料镂空筋材桁架式支撑结构(2-2)的波峰处采用缝合线(4-1)进行缝合；

所述缝合线(4-1)为玻璃纤维、碳纤维或芳纶纤维，所述缝合线(4-1)的直径、缝合密度与第二玻璃钢缝合薄板(3-2)上的开孔相匹配；所述缝合线(4-1)缝合方式为链式、锁式和临缝，或者采用单针单线缝合；所述单针单线缝合具体是指先沿筋材长度方向，按照预制缝合板开孔情况连续缝合，然后按照筋材宽度方向再次连续缝合。

4.根据权利要求1所述的复合材料板筋一体化连接结构，其特征在于，所述复合材料镂空筋材下端部(2-3)为玻璃纤维增强复合材料或碳纤维增强复合材料，所述复合材料镂空筋材下端部(2-3)宽度大于复合材料镂空筋材上端部(2-1)，所述复合材料镂空筋材下端部(2-3)正下方表层铺设有第四玻璃钢缝合薄板(3-4)。

5.根据权利要求1所述的一种复合材料板筋一体化连接结构，其特征在于，在所述复合材料镂空筋材桁架式支撑结构(2-2)与复合材料镂空筋材下端部(2-3)接触区域，复合材料镂空筋材桁架式支撑结构(2-2)正上方表层铺设有第三玻璃钢缝合薄板(3-3)。

6.根据权利要求2-5任意一项所述的复合材料板筋一体化连接结构，其特征在于，在各玻璃钢缝合薄板、复合材料镂空筋材上端部、复合材料镂空筋材桁架式支撑结构、复合材料镂空筋材下端部完成缝合后；采用一体化真空成型工艺形成所述复合材料镂空筋材。

7.根据权利要求4-5任意一项所述的复合材料板筋一体化连接结构，其特征在于，在所述复合材料镂空筋材一体固化完成后，对复合材料镂空筋材下端部两侧对称切割、打磨，切割、打磨高度为复合材料镂空筋材下端部厚度的1/3-2/3；在复合材料镂空筋材下端部被切割、打磨后，其切割、打磨部位宽度与复合材料镂空筋材桁架式支撑结构宽度一致。

8.根据权利要求1所述复合材料板筋一体化连接结构，其特征在于，在所述复合材料镂空筋材一体固化完成后，对复合材料镂空筋材下端部两侧对称切割、打磨，切割、打磨高度为复合材料镂空筋材下端部厚度的1/3-2/3；

在复合材料镂空筋材下端部切割、打磨后，对宽度超出复合材料镂空筋材桁架式支撑结构宽度部位的两侧区域进行开孔处理，该区域开孔密度小于玻璃钢缝合薄板密度，以减少因开孔导致两侧区域产生的损伤；

在所述复合材料镂空筋材下端部两侧宽度超出部位正上方表层铺设多层纤维织物，形成复合材料加强结构(5)，在加强结构(5)上表面铺设有第五玻璃钢缝合薄板(3-5)，所述第五玻璃钢缝合薄板厚度为1-3mm。

9.根据权利要求8所述的复合材料板筋一体化连接结构，其特征在于，在所述复合材料镂空筋材下端部下表面铺设有纤维织物，形成板筋连接过渡结构(6)。

10.根据权利要求9所述复合材料板筋一体化连接结构，其特征在于，在所述板筋连接过渡结构(6)下表面铺设纤维织物形成复合材料壳板1；

所述复合材料壳板(1)分两次铺设制备，第一次铺设纤维织物厚度最多占所述复合材料壳板(1)总厚度的1/2，然后在在铺设完成的纤维织物下表层、复合材料镂空筋材下端部两侧宽度超出部位正下方铺设第六玻璃钢缝合薄板(3-6)；

在第一次铺设纤维织物和所述第六玻璃钢缝合薄板(3-6)之后；在第一次铺设纤维织物和风和薄板下方进行第二次纤维织物铺设，最后将第五玻璃钢缝合薄板(3-5)、加强结构(5)、复合材料筋材(2)、板筋连接过渡结构(6)、第一次铺设的纤维织物及其下方的第六玻璃钢缝合薄板(3-6)、第一次铺设的纤维织物进行第二次真空成型，实现将复合材料筋材和壳板一体化缝合连接；

第一次和第二次真空成型所用树脂为具有良好的粘接强度、流动性的乙烯基脂树脂或者环氧树脂。

技术总结
本申请属于本发明涉及属于水面或水下复合材料板筋连接结构技术领域，尤其涉及一种复合材料板筋一体化连接结构。包括复合材料壳板和复合材料镂空筋材；所述复合材料壳板为平板或曲面板；复合材料镂空筋材包括复合材料镂空筋材桁架式支撑结构、设复合材料镂空筋材上端部、复合材料镂空筋材下端部；本申请的复合材料板筋一体化连接结构设计方案，通过在筋材腹板区域设置镂空结构，可有效提高结构的透声性能；通过板材和筋材一体缝合和真空成型工艺，提高板材和筋材连接区域以及筋材结构本身的强度和刚度特性；通过在缝合区域设置缝合玻璃钢薄板预制体，有效提高缝合工艺稳定性，进而有利于保证连接结构强度和刚度特性。

技术研发人员：陈国涛;赵欣阳;梅志远;李华东
受保护的技术使用者：中国人民解放军海军工程大学
技术研发日：2021.02.22
技术公布日：2021.06.22