[发明专利]一种跑道式复合材料补强环、制备装置及其制作方法

说明书

本发明提出一种跑道式复合材料补强环、制备装置及其制作方法，该补强环的环体为中间上下边相互水平两侧为半圆的环状结构，环体的一面设置有若干凸环，另一面设置有若干凹环，制备方法为首先在跑道式复合材料补强环的制作装置阳模上铺放定型片；然后将半干法浸渍过的复合材料通过手动或自动方法把预浸后的复合材料缠绕在阳模的凹槽内；合阴模压制需要的厚度，然后将阴阳模分离，脱出带有定型片的跑道式补强环。解决了现有技术无法解决开口处力学性能薄弱的问题，本发明的异型补强环的方式可以将连续纤维布精准的布置在孔周围，机加工时不被切断，最大程度发挥纤维的纵向拉伸强度，避开复合材料的弱点，能够完美解决开口处力学性能薄弱问题。

技术领域

本发明涉及一种跑道式复合材料补强环、制备装置及其制作方法，属于复合材料技术领域。

背景技术

随着先进材料性能不断提高，复合材料结构设计和制造工艺能力的提升，复合材料结构在航空航天领域的应用所占比例日益增加。由于复合材料自身各向异性的特点，各方向上性能差距巨大，只有充分利用纤维复合材料的方向上可设计性，才能最大程度发挥材料的性能。复合材料结构开口及补强是计算的难点之一，特别是大型结构件端部复合材料中的纤维已经被切断，但在此处往往是和下一部分连接的承力部位，需要通过开口用螺栓把两部分连接起来，在施加拉力载荷过程中，开口处由于不是连续纤维，承力只能靠横向拉伸强度和层间剪切强度来保证，由于复合材料的横向拉伸强度和层间剪切强度较纵向拉伸强度低一个数量级，开口处很难满足设计要求。

发明内容

本发明为了解决如何克服复合材料结构补强，现有技术无法解决开口处力学性能薄弱的问题，提出一种跑道式复合材料补强环、制备装置及其制作方法，异型补强环的方式可以将连续纤维布精准的布置在孔周围，机加工时不被切断，最大程度发挥纤维的纵向拉伸强度，避开复合材料的弱点，能够完美解决开口处力学性能薄弱问题。

本发明提出一种跑道式复合材料补强环，一种跑道式复合材料补强环，包括环体、若干凸环和凹环，所述环体为中间上下边相互水平两侧为半圆的环状结构，所述环体的一面设置有若干凸环，另一面设置有若干凹环。

本发明提出一种跑道式复合材料补强环的制作装置，包括阴模、两个定型片和阳模，所述阳模包括基板一、凹槽、横向凹槽和若干纵向凹槽，所述基板一上设置有凹槽、横向凹槽和若干纵向凹槽，所述阴模包括基板二、凸起、横向凸起和若干纵向凸起，所述基板二上设置有凸起，凸起组成跑道式补强环的形状，所述凹槽与凸起相互配合，所述阳模与阴模间压制跑道式复合材料补强环，所述跑道式复合材料补强环与阴模和阳模接触的地方设置有定型片，所述凸起和凹槽形成的型面为弧面或平面。

所述横向凹槽和横向凸起的长度为L，其根据跑道式复合材料补强环的横向长度所确定。

本发明提出一种跑道式复合材料补强环的制备方法，

第一步：首先在跑道式复合材料补强环的制作装置阳模上铺放定型片；

第二步：先将复合材料从纱团牵引出，通过胶槽中的胶液充分浸渍，通过挤胶系统将多余的胶液挤出，通过牵引按10m/min速度通过90℃烘干炉除去胶液中的溶剂，然后将半干法浸渍过的复合材料通过手动或自动方法把预浸后的复合材料缠绕在阳模的凹槽内；

第三步：达到所需要的纤维量后，在上面再铺放一层定型片，合阴模压制需要的厚度，然后将阴阳模分离，脱出带有定型片的跑道式补强环。

本发明所述的跑道式复合材料补强环、制备装置及其制作方法的有益效果为：

1、本发明所述的跑道式复合材料补强环、制备装置及其制作方法，能够将纤维预浸，利用自身的弧形(平面)型面定型补强环，使补强环与所要补强的产品外型面相吻合，纤维能准确布置到预定位置，使开口处薄弱的复合材料层间剪切和复合材料的横向拉伸方式转变为发挥复合材料强度优势的纵向拉伸方式。