[发明专利]用于开孔夹层结构的集成紧固件插入件及其安装方法

说明书

本申请涉及用于开孔夹层结构的集成紧固件插入件及其安装方法。一种配置为用机械紧固件固定的夹层结构包括芯部组件，该芯部组件包括配置为支撑机械紧固件连接器插入件的聚合物部件。芯部组件还包括由定位在聚合物部件周围的多个自传播光聚合物波导形成的开孔部件，其中，多个自传播光聚合物波导的第一部分固定到聚合物部件并从聚合物部件延伸。还包括固定到芯部组件的第一侧的第一面板，其中，多个自传播光聚合物波导的第一部分具有与聚合物部件间隔开并固定到第二面板的远端。

技术领域

本公开涉及夹芯结构，更具体地，涉及将紧固件连接器嵌入到开孔(opencellular)夹层结构中。

背景技术

由两个通过轻质芯部分开的薄且硬的面板材料组成的夹层结构由于其高比强度和刚度而广泛用于先进的航空航天和汽车设计中。夹层结构已经取得了进展，其提供了结合开孔构造的芯部材料的进一步的结构效率益处。开孔芯部结构与更传统的芯部增强材料(例如轻木、蜂窝状结构或闭孔泡沫)的不同之处在于，其具有高结构质量效率，并且开孔芯部允许空气或流体在夹层的平面内在所有方向上流动。这种开孔芯部材料还使得能够实现多功能夹层设计，其中，夹层的结构作用可与附加功能(例如隔音和主动加热及冷却)结合。

利用这些优点，必须将夹层结构集成到周围结构或子系统中。通常，此集成通过夹层结构和主结构或子系统之间的一系列机械紧固件来实现。过去，需要紧固件来集成到周围结构或系统的夹层设计具有许多缺点。将机械紧固件连接器或附接特征部集成到夹层结构中的典型方法依赖于在该结构中或穿过该结构加工孔。这会对芯部造成相当大的损害，从而损害其预期性能。机械紧固件连接器插入件通常安装在孔内，以帮助将载荷从紧固件传递到夹层结构。实施粘合或摩擦机构以防止机械紧固件连接器紧固件在使用期间被拉出。摩擦机构依赖于由芯部提供的不良剪切阻力，并且粘合机构由于粘合应用的可变性而难以量化破坏载荷。如果不使用机械紧固件连接器插入件的固定，而是改为将紧固件直接联接到夹层结构，则在将载荷局部化到具有不良剪切强度的芯部的情况下，存在对紧固件拉出阻力的较大限制。

在其他应用中，机械紧固件连接器定位在夹层结构的芯部内。在该应用中，机械紧固件连接器定位在光聚合物贮存器内，并且在光聚合物贮存器内的机械紧固件连接器周围形成自传播光聚合物波导。在机械紧固件定位于芯部的开孔结构内的情况下，通过将第一面板和第二面板固定到机械紧固件连接器和开孔结构的组件来完成夹层结构。机械紧固件连接器固定在夹层结构的芯部内，其中，自传播光聚合物波导抵靠机械紧固件连接器结构定位，这将包括抵靠金属机械紧固件连接器的聚合物。在机械紧固件连接器之间需要比由自传播光聚合物波导提供的增强的固定。此外，传递到夹层面板的载荷取决于在机械紧固件连接器和面板之间形成的界面面积以及机械紧固件连接器和芯部之间的不良剪切强度。

基于紧固方法的这些限制，存在这样的需要，即，开发用于将机械紧固件连接器引入到夹层结构中的设备和方法，并且更具体地，开发具有开孔芯部的夹层结构。还具有这样的需要，即，减少在使夹层结构适于固定紧固件及对芯部造成不必要的损坏时的制造步骤和部件的数量。另外具有这样的需要，即，在紧固件和夹层结构之间进行有效的载荷传递，以及在与定位在夹层结构内的机械紧固件连接器上的自传播光聚合物波导固定时进行改进。另外，具有这样的需要，即，提供一种用于紧固具有复杂曲率的部件的简化方法，因为直接生长到芯部中的螺纹插入件或支座保持其取向垂直于面板的曲率。

发明内容

一个实例包括一种配置为用机械紧固件固定的夹层结构，其包括芯部组件，该芯部组件包括配置为支撑机械紧固件连接器插入件的聚合物部件。芯部组件还包括由定位于聚合物部件周围的多个自传播光聚合物波导形成的开孔部件，其中，该多个自传播光聚合物波导的第一部分固定到聚合物部件并从聚合物部件延伸。还包括固定到芯部组件的第一侧的第一面板和固定到芯部组件的第二侧的第二面板，其中，该多个自传播光聚合物波导的第一部分具有与聚合物部件间隔开并固定到第二面板的远端。