[发明专利]一种复合材料连接结构

权利要求书

1.一种复合材料制件，其特征在于，所述制件是具有增强开孔的复合材料制件，所述的增强开孔是用补强片进行补强的开孔，其中所述补强片包括迭放在一起的径向纤维轨迹层和环向纤维轨迹层，

其中，所述径向纤维轨迹层与紧固件周围的复合材料存在第一重叠区域而与紧固件开孔区域不存在重叠区域；

所述环向轨迹层与紧固件周围的复合材料存在第二重叠区域而与紧固件开孔区域不存在重叠区域；且

所述径向纤维轨迹层的中心与所述环向纤维轨迹层的中心基本重合。

2.如权利要求1所述的复合材料制件，其特征在于，所述径向纤维轨迹层总体形状为围绕开孔的环形。

3.一种复合材料连接结构，其特征在于，包括：

1)第一制件，所述第一制件是具有增强开孔的复合材料制件，所述的增强开孔是用补强片进行补强的开孔，其中所述补强片由径向纤维轨迹层和环向纤维轨迹层的未浸或预浸树脂的增强纤维丝束构成；

2)紧固件，所述紧固件通过上述开孔将所述第一制件连接或固定于第二制件或者第二组件。

4.一种制备权利要求1所述的复合材料制件的方法，其特征在于，包括步骤：

(a)在制备复合材料开孔制件的过程中，当制得的纤维复合材料开孔制件的纤维预成型体后，将补强片铺放在纤维预成型体的开孔部位，然后将补强片与纤维预成型体一体化固化成型，得到开孔补强的纤维复合材料开孔制件；

或所述方法包括步骤(b)

(b)将补强片直接铺放在已成型的复合材料开孔制件的开孔部位的表面，然后进行二次固化成型，得到开孔补强的复合材料开孔制件。

5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述制件是具有增强开孔的复合材料制件，所述的增强开孔是用补强片进行补强的开孔，其中，所述补强片包括迭放在一起的径向纤维轨迹层和环向纤维轨迹层；

其中，所述径向纤维轨迹层与紧固件周围的复合材料存在第一重叠区域而与紧固件开孔区域不存在重叠区域；

所述环向轨迹层与紧固件周围的复合材料存在第二重叠区域而与紧固件开孔区域不存在重叠区域；且

所述径向纤维轨迹层的中心与所述环向纤维轨迹层的中心基本重合。

6.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述补强片通过包含下列步骤的途径制备：

i)对紧固件连接的复合材料构件进行受力分析，得到螺孔周围的主应力分布情况；

ii)根据螺孔周围的主应力分布，用相关软件分别描绘拉应力和压应力轨迹；

iii)在得到的主应力轨迹的基础上，沿着拉应力轨迹布置环向轨迹，沿着压应力轨迹布置径向轨迹，将这些轨迹连成整体，形成补强片的纤维铺放轨迹；

iv)按照所设计的纤维丝束轨迹、几何形状及尺寸，采用缝合线或粘合剂将纤维丝束固定在底材上，制得所需的补强片。

7.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述方法包括用有限元分析软件进行受力分析，用相关软件描绘应力的受力情况，从而设计补强片的纤维轨迹。

8.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述补强片的纤维是预浸基体树脂纤维束或未浸基体树脂纤维丝束，且所述的纤维选自下组：玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、陶瓷纤维、天然纤维或其组合。

9.如权利要求4-8中任一所述的制备方法，其特征在于，所述补强片的预浸树脂基体选自环氧树脂、聚氨酯树脂、阴离子开环聚合聚酰胺类树脂、聚对苯二甲酸环丁二醇酯树脂、聚丙烯树脂、聚乙烯树脂、聚酰胺树脂、聚苯硫醚树脂、聚醚醚酮树脂、聚乳酸树脂、聚醚酰亚胺树脂，或聚酰亚胺树脂。

10.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述复合材料制件的树脂基体选自不饱和树脂、环氧树脂、乙烯基酯类树脂、聚氨酯树脂、阴离子开环聚合聚酰胺类树脂、聚对苯二甲酸环丁二醇酯树脂、聚丙烯树脂、聚乙烯树脂、聚酰胺树脂、聚苯硫醚树脂、聚醚醚酮树脂、聚乳酸树脂、聚醚酰亚胺树脂，或聚酰亚胺树脂。