一种复材板体及其连接结构的制作方法

1.本发明涉及纤维复合材料技术领域，尤其涉及一种复材板体及其连接结构。


背景技术：

2.纤维增强复合材料具有高比强度、高比模量、抗疲劳、耐腐蚀、可设计性强等一系列优异性能，已被广泛应用于航空航天、航海、国防、交通运输、化工机械等领域。复合材料结构连接方式主要有胶接连接和机械连接。由于机械连接能传递较大的载荷，故复合材料主要承力处多采用机械连接。
3.然而，机械连接需要在连接区上钻孔，钻孔切断了纤维，导致开口周围产生应力集中，使其成为复合材料结构中最容易发生破坏的薄弱环节。实际应用表明，在飞机的各种故障中，75%-80%的疲劳破坏发生在基体结构的零件连接部位上，因此，如何更好的对复材板体进行连接，防止其应力集中导致破坏，具有重要的意义。
4.公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种复材板体及其连接结构，从而有效解决背景技术中的问题。
6.为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种复材板体连接结构，包括：第一分段和第二分段，所述第一分段和第二分段相互靠近的一端分别设置有相互交错的卡接槽和卡接头，所述第一分段的所述卡接槽、卡接头与所述第二分段的所述卡接头、卡接槽相互配合进行卡接，限制所述第一分段和第二分段沿板体长度和宽度方向的相互运动；补强结构，所述补强结构设置于所述第一分段和第二分段卡接处的厚度方向的两端，限制所述第一分段和第二分段沿板体厚度方向的相互运动。
7.进一步地，所述卡接头在与所述第一分段或第二分段连接的一端小于另一端，所述卡接槽形状与所述卡接头对应设置。
8.进一步地，所述卡接头为t型、梯形、五边形、六边形、圆弧形中的任意一种。
9.进一步地，所述卡接头为t型、梯形、五边形、六边形中的任意一种时，在棱角处设置有圆角结构。
10.进一步地，所述补强结构为在板体表面铺设的预浸料，所述补强结构在铺设时通过胶膜或结构胶与所述第一分段、第二分段固定连接，铺设完成后通过高温固化成型。
11.进一步地，所述补强结构在板体长度方向的两端分别设置有坡形结构，所述坡形结构从所述补强结构中间至两端，其厚度逐渐减小。
12.进一步地，所述卡接槽和卡接头在厚度方向的投影位于两所述坡形结构之间。
13.本发明还包括一种复材板体，包括若干分段，相互靠近的两所述分段之间设置有如上述的连接结构，两所述分段通过所述连接结构进行连接。
14.本发明的有益效果为：本发明通过设置第一分段、第二分段和补强结构，第一分段和第二分段相互靠近的一端分别设置有相互交错的卡接槽和卡接头，从而将第一分段和第二分段进行卡接，在卡接时从板体厚度方向进行安装，卡接后，第一分段和第二分段在板体的长度方向和宽度方向被限制相互运动，然后通过在厚度方向的两端设置补强结构，将厚度方向的运动进行限制，使第一分段和第二分段相互连接成一体。与胶接连接相比，由于其是相互卡接而不是胶接，所以失效形式是结构的破坏而不是粘接的破坏，对载荷的承载能力大大提升；与机械连接相比，由于不需要进行钻孔，不会破坏开孔处的纤维的连续性，减少了应力集中现象，有效的提高了使用寿命。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1为本发明连接结构的示意图；图2为图1中隐藏了一边的补强结构的示意图；图3为第一分段和第二分段的结构示意图；图4至8为不同形状的卡接头和卡接槽的结构示意图；图9为连接结构的侧面视图。
17.附图标记：1、第一分段；11、卡接槽；12、卡接头；2、第二分段；3、补强结构；31、坡形结构。
具体实施方式
18.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
19.在本发明的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
20.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
21.如图1至9所示：一种复材板体连接结构，包括：第一分段1和第二分段2，第一分段1和第二分段2相互靠近的一端分别设置有相互交错的卡接槽11和卡接头12，第一分段1的卡接槽11、卡接头12与第二分段2的卡接头12、卡接槽11相互配合进行卡接，限制第一分段1和第二分段2沿板体长度和宽度方向的相互运动；
补强结构3，补强结构3设置于第一分段1和第二分段2卡接处的厚度方向的两端，限制第一分段1和第二分段2沿板体厚度方向的相互运动。
22.通过设置第一分段1、第二分段2和补强结构3，第一分段1和第二分段2相互靠近的一端分别设置有相互交错的卡接槽11和卡接头12，从而将第一分段1和第二分段2进行卡接，在卡接时从板体厚度方向进行安装，卡接后，第一分段1和第二分段2在板体的长度方向和宽度方向被限制相互运动，然后通过在厚度方向的两端设置补强结构3，将厚度方向的运动进行限制，使第一分段1和第二分段2相互连接成一体。与胶接连接相比，由于其是相互卡接而不是胶接，所以失效形式是结构的破坏而不是粘接的破坏，对载荷的承载能力大大提升；与机械连接相比，由于不需要进行钻孔，不会破坏开孔处的纤维的连续性，减少了应力集中现象，有效的提高了使用寿命。
23.在本实施例中，卡接头12在与第一分段1或第二分段2连接的一端小于另一端，卡接槽11形状与卡接头12对应设置。
24.如图4至8所示，卡接头12可以设置为t型、梯形、五边形、六边形、圆弧形中的任意一种。
25.作为上述实施例的优选，卡接头12为t型、梯形、五边形、六边形中的任意一种时，在棱角处设置有圆角结构。
26.通过设置圆角结构，使载荷的传递更具有连续性，优化载荷的传递路径，防止棱角处载荷过大造成结构破坏。
27.如图9所示，在本实施例中，补强结构3为在板体表面铺设的预浸料，补强结构3在铺设时通过胶膜或结构胶与第一分段1、第二分段2固定连接，铺设完成后通过高温固化成型。
28.在进行连接时，将先成型好的第一分段1和第二分段2从厚度方向卡接，然后在连接处的两端表面粘贴胶膜或结构胶，再铺设预浸料，铺设完成后送入烘箱进行固化成型，使第一分段1、第二分段2和补强结构3成型为整体。
29.补强结构3除了作为第一分段1和第二分段2在厚度方向运动的限位，还可以有效的增加复材板体在连接处的抗弯性能，增加其结构性能。
30.其中，补强结构3在板体长度方向的两端分别设置有坡形结构31，坡形结构31从补强结构3中间至两端，其厚度逐渐减小。
31.通过设置坡形结构31，在增加补强结构3与板体表面的粘贴面积的同时，有效的防止板体的弯曲。
32.作为上述实施例的优选，卡接槽11和卡接头12在厚度方向的投影位于两坡形结构31之间，从而保证在连接处补强结构3的厚度，提高抗弯曲的结构性能。
33.在本实施例中还包括一种复材板体，包括若干分段，相互靠近的两分段之间设置有如上述的连接结构，两分段通过连接结构进行连接。
34.本实施例中，与胶接连接相比，由于其是相互卡接而不是胶接，所以失效形式是结构的破坏而不是粘接的破坏，对载荷的承载能力大大提升；与机械连接相比，由于不需要进行钻孔，不会破坏开孔处的纤维的连续性，减少了应力集中现象，有效的提高了使用寿命。
35.本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有
各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。