[实用新型]一种复合材料夹芯板“T”型连接结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及的是一种复合材料夹芯板的连接构造，尤其适用大型结构中复合材料夹芯板与其它结构之间的机械连接。 

背景技术

与一般工程材料相比，纤维增强树脂基复合材料强度和刚度各向异性、层间强度较低且延性较小，因而在连接部位的应力或应变集中区的载荷重新分配能力较弱。有资料表明，连接接头质量约占整个结构质量的20％-30％之多，复合材料结构的多数破坏(60％-80％)也均发生在连接处。因此，连接问题是影响复合材料性能的关键技术之一，解决复合材料结构的连接问题对减轻结构质量、改善结构性能具有重要意义。目前复合材料夹芯结构以其良好的拓扑优化性在航空、航天、船舶工业中广泛应用，复合材料夹芯板与其它结构的连接方式有胶接、机械连接和混合连接；接头形式有对接、搭接、支撑连接等，一种典型的“T”型支撑连接承力件被设计用来连接船舶的密闭舱与船体，这种“T”型连接在保证结构的完整性、密闭性，提供正交支撑连接方面表现出良好的优势，但其拓扑优化性不高、抗弯性能存在不足，在承受弯矩时会发生倾斜开裂(Slanted disbond)等失效模式。 

传统胶接复合材料“T”型接头通常作为复合材料船舶的承力结构广泛使用，例如：船舶的防水密封舱。虽然胶接连接承剪能力很强，但抗剥离能力很差。胶接的复合材料“T”型接头在承受法向力和剥离力时，由于粘接剂承载能力弱，对于这两种载荷承载能力不足，极易出现脱胶及层压板的分层，最终影响密闭性与承力特性，同时由于胶接损伤不易及时发现，因此容易出现较为突然的灾难性破坏，造成重大损失。 

由于可靠性高、便于重复拆装等优点，机械连接逐渐成为一种最常用的连接方式。随着复合材料越来越广泛地应用于各个领域，复合材料的连接也有多种形式。现阶段，复合材料的机械连接主要可以分为铆接和螺栓连接，在实际应用中根据不同的载荷工况可以选择不同的机械连接方式。 

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种抗弯性能好、空间利用率高的复合材料夹芯板“T”型连接结构。 

本实用新型的目的是这样实现的：包括连接底板、蜂窝夹芯板和T型增强块，蜂窝夹芯板带有与T型增强块的腹板上端形状相同的凹槽，T型增强块的腹板上端插在所述凹槽中，T 型增强块的翼椽与连接底板胶接，还包括两个波形连接件，两个波形连接件位于蜂窝夹芯板的两侧，波形连接件、T型增强块以及蜂窝夹芯板之间螺栓紧固连接，波形连接件与连接底板之间由胶与螺钉混合连接。 

本实用新型还可以包括： 

1、所述T型增强块的腹板上端呈阶梯形、下端双面呈凹状。 

2、所述T型连接件采用40％短玻璃纤维与环氧树脂一次模压成型。 

3、波形连接件采用三维玻璃纤维编织体与环氧树脂拉挤成型。 

4、连接底板采用玻璃纤维与环氧树脂热压成型。 

本实用新型旨在针对传统“T”型连接存在的一些不足，实用新型一种复合材料夹芯板与连接底板之间的“T”型连接形式与方法，应用于正交结构间的连接。 

本实用新型的特点主要体现在：首先，波形连接件支撑作为主承力构件，两个波形连接件之间形成较大的抗弯力矩，在同等条件下，相比传统T型连接抗弯刚度提高1倍以上，以两个波形连接件为主承力件还具有传载路径明确、计算简单的优势；其次，两个波形板之间形成较大的空间，给一些的管线铺设以及后续维护带来便利；再次，夹芯板与T型增强块之间采用阶梯形连接，可有效缓解接头处应力集中，提高结构效率。最后，采用夹芯板的采用在不降低结构性能的同时大大减轻了结构质量。而螺栓螺钉与胶接的混合连接又大大增强了接头的连接性能，承载能力增强。 

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。 

图2是本实用新型的装配结构示意图。 

具体实施方式

下面结合附图举例对本实用新型作更详细的描述： 

结合图1和2，本实用新型主要包括连接底板7、蜂窝夹芯板1和T型增强块8，蜂窝夹芯板带有与T型增强块的腹板上端形状相同的凹槽，T型增强块的腹板上端插在所述凹槽中，T型增强块的翼椽与连接底板胶接，还包括两个波形连接件5，两个波形连接件位于蜂窝夹芯板的两侧，波形连接件、T型增强块以及蜂窝夹芯板之间通过由螺栓、垫圈和螺母2、3、4组成的螺栓连接结构紧固连接，波形连接件与连接底板之间由胶与螺钉6混合连接。所述T型增强块的腹板上端呈阶梯形、下端双面呈凹状。 

本实用新型的制作过程为：剪裁好的蜂窝复合材料与蒙皮粘接组成蜂窝夹芯板1，而后 将蜂窝夹芯板1与用40％短玻璃纤维与环氧树脂一次模压成型的T型增强块8胶接，再使用螺栓、垫圈、螺母2、3、4连接波形连接件5，将蜂窝夹芯板1和T型增强块连接，其中波形连接件5为三维玻璃纤维编织体与环氧树脂拉挤成型。最后将已连接好波形连接件5、T型增强块8与底板7胶接，再使用螺钉6将波形连接件5再次固定，底板7为玻璃纤维与环氧树脂热压成型。蜂窝夹芯板与T型增强块的腹板上端阶梯形对接，依靠双面蒙皮实现胶接，T型增强块下端双面凹状，呈“杯”状，T型增强块翼椽与连接底板胶接。在连接处两侧设置两个波形连接件，波形连接件作为主承力件、T型增强块辅助承力件，波形连接件、T型增强块、蒙皮之间螺栓紧固连接，波形连接件与底板连接件胶-螺钉混合连接。通过螺栓与螺钉连接的T型接头，承受法向载荷能力增强，不会出现剥离及分层情况，螺栓与螺钉可以承受较高法向载荷，耐冲击抗疲劳，同时由于采用了胶接，可以弥补纯机械连接的不足，增加抗剪切能力。