[实用新型]一种复合材料接头耳片及其纤维预成型体和制件

说明书

技术领域

本实用新型涉及纤维复合材料技术领域，尤其涉及一种复合材料接头耳片及其纤维预成型体和制件。 

背景技术

复合材料承力接头的设计和制备是现代飞行器实现先进技术性能以及有效降低结构重量的一项重要技术，在各类飞行器中有着重要的应用价值。 

耳片连接件是飞机结构中重要的承力构件。耳片连接件虽然结构形式简单，但耳孔周围应力状态复杂，耳片极易产生破坏失效。传统的复合材料主承力接头是层压式结构。由于传统复合材料层合板的层间性能差、受到冲击后易损伤并且产生分层、机械钻孔后引起孔边应力集中而加速结构的破坏等缺点，造成了复合材料主承力接头难以研制。 

近年来，出现了一种新型纤维增强复合材料——三维编织复合材料。层压复合材料层间脆弱的致命弱点在三维编织复合材料中得到克服。然而，虽然采用三维编织技术制备复合材料接头可以克服以上缺点，但三维编织工艺技术难度大，生产成本高，周期长，不适于批量生产。 

因此，本领域尚缺乏一种工艺简单，生产成本低，适合批量生产的复合材料承力接头。 

发明内容

本实用新型的目的是提供一种工艺简单，生产成本低，适合批量生产的复合材料承力接头。 

本实用新型的第一方面，提供了一种复合材料接头耳片纤维预成型体，所述的纤维预成型体包括叠放在一起的一个或多个第一纤维层和一个或多个第二纤维层； 

其中，所述的第一纤维层包括一个或多个第一耳孔区，以及与所述第一耳孔 区邻接的第一耳片区，其中，所述的第一耳孔区具有中心与耳孔中心重合且大致形状呈半圆形或半椭圆形的环向纤维轨迹； 

所述的第二纤维层包括一个或多个第二耳孔区，以及与第二耳孔区邻接的第二耳片区，其中，所述的第二耳孔区具有位于所述耳孔外侧且其延伸线与耳孔中心相交的径向纤维轨迹。 

在另一优选例中，所述的第一耳孔区的大致形状与第二耳孔区的大致形状一致或基本一致。 

在另一优选例中，所述第一纤维层的总体形状与纤维预成型体形状相同或相似。 

在另一优选例中，所述的第二纤维层的纤维轨迹和/或总体形状与纤维预成型体形状相似或相同。 

在另一优选例中，所述的径向纤维轨迹垂直于耳孔轮廓。 

在另一优选例中，所述的垂直表示径向纤维轨迹与耳孔轮廓相交点处切线的夹角为75-90度，较佳地为80-90度。 

在另一优选例中，所述的纤维轨迹的中心与耳孔中心重合指所述的纤维中心位于以耳孔中心为圆心，耳孔半径R1的1/10为半径的圆内。 

在另一优选例中，所述的延伸线与耳孔中心相交指所述的延伸线穿过以耳孔中心为圆心，耳孔半径R1的1/10为半径的圆。 

在另一优选例中，每层纤维层中，纤维轴分布的线密度通常为3-50根纤维轴/cm，较佳地为5-25根纤维轴/cm。 

在另一优选例中，每个纤维层的经向纤维轨迹的取向可以相同，可以不同。例如，第一层取向45度，第二层取向-45度。 

在另一优选例中，所述的纤维轴可以为直线、曲线，或其组合。 

在另一优选例中，所述的第一耳片区具有与耳片底部相平行或垂直的第一耳片纤维轨迹；且 

所述的第二耳片区具有与第一耳片纤维轨迹相垂直的第二耳片纤维轨迹。 

在另一优选例中，所述的纤维轴在各个纤维层的各个位置具有相同或基本相同的分布密度。 

在另一优选例中，所述的纤维轴在各个纤维层的各个位置具有不同的分布密度。 

在另一优选例中，所述的纤维轴可以为直线、曲线，或其组合。 

在另一优选例中，所述的第一耳片层具有如附图1所示的形状和/或纤维走向。 

在另一优选例中，所述的第二耳片层具有如附图2所示的形状和/或纤维走向。 

在另一优选例中，所述的第一纤维层的纤维轨迹与所述的第二纤维层的纤维轨迹相交；较佳地，所述的第一纤维层的纤维轨迹与所述的第二纤维层的纤维轨迹垂直或基本垂直。 

在另一优选例中，所述的基本垂直指纤维轨迹之间的夹角≥45°。 

在另一优选例中，所述的纤维预成型体的第一纤维层数量和第二纤维层数量根据制件的设计载荷进行设计。 

在另一优选例中，所述的纤维预成型体由1-20层第一纤维层和1-20层第二纤维层组成，更佳地由1-10层第一纤维层和1-10层第二纤维层组成，最佳地由1-5层第一纤维层和1-5层第二纤维层组成。 

在另一优选例中，所述纤维预成型体至少由1层第一纤维层和1层第二纤维层组成。