一種防拉鉚撕裂的復合材料及敷設方法
【專利摘要】本發明涉及材料領域，特別涉及一種防拉鉚撕裂的復合材料及敷設方法，本發明提供防拉鉚撕裂的復合材料，由下到上依次為一層或多層纖維織物以及多層單向纖維預浸料，所述每層纖維織物的經度方向和單向纖維預浸料的纖維方向與預設水平面成不同角度敷設，借助于本發明的技術方案，解決了現有技術中由于盲插安裝金屬墊片導致的生產進度和質量受到嚴重影響的問題，能夠不用加裝金屬片，直接采用抽芯鉚釘連接兩層或多層板，同時不會產生由于抽芯鉚釘的膨脹而撕裂復合材料孔口、從而造成連接強度降低、甚至連接失效。
【專利說明】
一種防拉鉚撕裂的復合材料及敷設方法
技術領域
[0001] 本發明涉及材料領域，特別涉及一種防拉鉚撕裂的復合材料及敷設方法。
【背景技術】
[0002] 復合材料板構件采用抽芯鉚釘連接兩層或多層板時通常需要在抽芯鉚釘的膨脹 端加裝金屬墊片，以保護抽芯鉚釘膨脹端的復合材料板孔口不被撕裂。
[0003] -組件由大長徑比碳纖維方管和金屬U形件組成，需將兩個構件采用鉚接的方式 連接在一起，由于碳纖維方管是大長徑比的封閉構件，無法采用壓鉚工藝連接成型，只能采 用拉鉚工藝，即抽芯鉚釘鉚接連接成型，在開放的空間進行這種裝配工藝是較為成熟的技 術，然而在狹小或封閉的空間，由于無法或不便安裝金屬墊片，這種裝配工藝便不能使用或 效率很低。
[0004] 按照傳統的碳纖維板的鉚接要求，需要在碳纖維背部加裝金屬墊片，但是由于操 作空間狹小，采用專用夾具在鉚釘孔位置預先用膠粘接金屬墊片的方法加裝，由于粘接金 屬墊片的數量很多，工作量非常大，生產效率低，而且由于盲插安裝，在膠固化后，仍容易出 現金屬墊片掉落現象，生產進度和質量受到嚴重影響。
【發明內容】
[0005] 為了解決現有技術中盲插安裝時金屬墊片掉落現象，生產進度和質量受到嚴重影 響的問題，本發明提供了 一種防拉鉚撕裂的復合材料及敷設方法。
[0006] 本發明提供一種防拉鉚撕裂的復合材料，由下到上依次為一層或多層纖維織物以 及多層單向纖維預浸料，所述每層纖維織物的經度方向和單向纖維預浸料的纖維方向與預 設水平面成不同角度敷設。
[0007] 本發明還提供了一種防拉鉚撕裂的復合材料的敷設方法，包括以下步驟：
[0008] 分別確定一層或多層纖維織物預浸料以及多層單向纖維預浸料的敷設層數和方 向，其中，所述每層纖維織物的經度方向和單向纖維預浸料的纖維方向與預設水平面成不 同角度；
[0009] 按照所述層數和方向將一層或多層纖維織物預浸料以及多層單向纖維預浸料在 模具上進行敷設，并進行壓實。
[0010] 本發明有益效果如下：
[0011] 本發明提供的復合材料中每層纖維織物和單向纖維預浸料織物均具有各自的方 向，解決了現有技術中由于盲插安裝時金屬墊片掉落導致的生產進度和質量受到嚴重影響 的問題，能夠不用加裝金屬片，直接采用抽芯鉚釘連接兩層或多層板(復合材料板/復合材 料板，或復合材料板/金屬板），同時不會產生由于抽芯鉚釘的膨脹而撕裂復合材料孔口、從 而造成連接強度降低、甚至連接失效。
【附圖說明】
[0012] 圖1為本發明產品實施例的防拉鉚撕裂的復合材料的結構示意圖；
[0013] 圖2為本發明方法實施例的防拉鉚撕裂的復合材料和金屬U形件的連接結構示意 圖；
[0014] 圖3為本發明方法實施例的防拉鉚撕裂的復合材料的敷設方法流程圖；
[0015] 圖4為本發明試驗例中拉脫試驗用碳纖維板的結構示意圖；
[0016] 圖5為本發明試驗例中拉剪試驗用碳纖維板的結構示意圖；
[0017] 圖6為本發明試驗例中拉脫試樣的俯視圖；
[0018] 圖7為本發明試驗例中拉剪試樣的剖視圖。
【具體實施方式】
[0019] 為了解決現有技術中盲插安裝時金屬墊片掉落現象，生產進度和質量受到嚴重影 響的問題，本發明提供了一種防拉鉚撕裂的復合材料及敷設方法，以下結合附圖以及實施 例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發 明，并不限定本發明。
[0020] 產品實施例
[0021] 根據本發明的實施例，提供了一種防拉鉚撕裂的復合材料，圖2是本發明產品實施 例的防拉鉚撕裂的復合材料的結構示意圖，如圖2所示，根據本發明產品實施例的防拉鉚撕 裂的復合材料，包括由下到上依次為一層或多層纖維織物以及多層單向纖維預浸料，所述 每層纖維織物的經度方向和單向纖維預浸料的纖維方向與預設水平面成不同角度敷設，以 下對本發明實施例的各個模塊進行詳細的說明。
[0022] 具體地，本發明產品實施例的防拉鉚撕裂的復合材料包括包括由下到上的1層纖 維織物以及16層單向纖維預浸料，壁厚為2.75mm(2.45mm~2.75mm)，圖2中的第i層表示第 一層與第n層之間的任意一層，ri=17。鋪層順序為[0°/+45°/-45°/0°/0°/90°/0°/-45°/0°/ +45° /0° /0° /90° /0° /0° /-45° /+45° ]，0° 方向為管件長度方向。
[0023] 所述纖維織物包括碳纖維織物、玻璃纖維織物、芳綸纖維織物;所述單向纖維預浸 料包括單向碳纖維預浸料、單向玻璃纖維預浸料、單向芳綸纖維預浸料等。
[0024] 優選地，所述單向碳纖維為碳纖維T700,表1為碳纖維T700的基本性能。
[0025] 表 1
[0027]本發明產品實施例的防拉鉚撕裂的復合材料(也可稱為碳纖維方管)可以與金屬U 形件拼裝，用抽芯鉚釘鉚接成型，而不需要加裝金屬墊片，同時不會產生由于抽芯鉚釘的膨 脹而撕裂復合材料孔口、從而造成連接強度降低、甚至連接失效，圖2為本發明方法實施例 的防拉鉚撕裂的復合材料和金屬U形件的連接結構示意圖。
[0028]方法實施例
[0029]根據本發明的實施例，提供了一種防拉鉚撕裂的復合材料的敷設方法，圖3為本發 明方法實施例的防拉鉚撕裂的復合材料的敷設方法流程圖，如圖3所示，根據本發明方法實 施例的防拉鉚撕裂的復合材料的敷設方法包括如下處理：
[0030] 步驟302,分別確定一層或多層纖維織物預浸料以及多層單向纖維預浸料的敷設 層數和方向，其中，所述每層纖維織物的經度方向和單向纖維的纖維方向與預設水平面成 不同角度。
[0031] 具體地，分別確定一層或多層纖維織物預浸料以及多層單向纖維預浸料的敷設層 數和方向包括以下步驟:按照防拉鉚撕裂的復合材料的強度和剛度要求分別確定一層或多 層纖維織物預浸料以及多層單向纖維預浸料的敷設層數和方向。
[0032] 優選地，確定纖維織物預浸料以及多層單向纖維預浸料的敷設層數包括以下步 驟:所述復合材料包括由下到上的1層纖維織物預浸料以及16層單向纖維預浸料。
[0033] 更加優選地，確定纖維織物預浸料以及多層單向纖維預浸料的鋪層順序為[0°/+ 45° /-450 /0° /0° /90° /0° /-450 /0° /+450 /0° /0° /90° /0° /0° /-450 /+450 ] 〇
[0034] 所述纖維織物預浸料包括碳纖維織物預浸料、玻璃纖維織物預浸料、芳綸纖維織 物預浸料，優選為厚度為〇.3mm的碳纖維織物預浸料(成型后厚度）；所述單向纖維預浸料包 括單向碳纖維預浸料、單向玻璃纖維預浸料、單向芳綸纖維預浸料，優選為〇.15mm的單向碳 纖維預浸料(成型后厚度）。
[0035] 本發明方法實施例中的纖維織物預浸料經固化成型后為產品實施例中的纖維織 物，方法實施例中的單向纖維預浸料經固化成型后為產品實施例中的單向纖維。
[0036] 步驟304,按照所述層數和方向將一層或多層纖維織物預浸料以及多層單向纖維 預浸料預浸料在模具上進行敷設，并進行壓實。
[0037] 為了更好的說明方法實施例，給出實例1。
[0038] 實例1為圖2所示防拉鉚撕裂的復合材料的制備方法，具備包括以下步驟：
[0039]將裁剪好的碳纖維織物預浸料和單向碳纖維預浸料在芯模上進行敷設，在敷設過 程中需要隨時壓實，并且按照以下順序進行敷設：
[0040] [0° /+450 /-450 /0° /0° /90° /0° /-450 /0° /+450 /0° /0° /90° /0° /0° /-450 /+450 ] 〇
[0041 ] 試驗例
[0042] 按照本發明方法實施例的方法制備兩種碳纖維復合材料板，圖4為本發明試驗例 中拉脫試驗用碳纖維板的結構示意圖，尺寸為20 X 30mm，厚度為2.75mm;圖5為本發明試驗 例中拉剪試驗用碳纖維板的結構示意圖，尺寸為36_X135mm，厚度為2.75_。
[0043] 圖6本發明試驗例中拉脫試樣的結構示意圖，圖7本發明試驗例中拉剪試樣的結構 示意圖，用巾4不銹鋼抽芯鉚釘按圖6和圖7裝配成拉脫試樣和拉剪試樣。拉脫試樣共做10 件，其中5件在抽芯鉚釘的膨脹端安裝巾4金屬墊片鉚接，另5件不安裝金屬墊片直接鉚接； 拉剪試樣共做10件，其中5件在抽芯鉚釘的膨脹端安裝巾4金屬墊片鉚接，另5件不安裝金屬 墊片直接鉚接；
[0044] 將20組試樣分別進行拉脫試驗和拉剪試驗，測試鉚釘破壞所需的拉脫力和拉剪 力，表2為拉脫試驗和拉剪試驗的原始試驗數據。
[0045] 表 2
[0047] 由表2數據看到：碳纖維復合材料板背部有、無金屬墊片的拉剪力均值差為 0.016KN;背部有、無金屬墊片的拉脫力均值差為0.018KN;它們的差值很小，在通常情況下， 二者結構形式可以互換，其拉脫力和拉剪力均滿足使用性能要求。
[0048] 顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精 神和范圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬于本發明權利要求及其等同技術的范圍 之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
【主權項】
1. 一種防拉鉚撕裂的復合材料，其特征在于，由下到上依次為一層或多層纖維織物以 及多層單向纖維預浸料，所述每層纖維織物的經度方向和單向纖維預浸料的纖維方向與預 設水平面成不同角度敷設。2. 根據權利要求1所述的防拉鉚撕裂的復合材料，其特征在于，包括由下到上的1層纖 維織物以及16層單向纖維預浸料。3. 根據權利要求2所述的防拉鉚撕裂的復合材料，鋪層順序為[0° /+45° /-45° /0° /0° / 90° /0° /-45° /0° /+45° /0° /0° /90° /0° /0° /-45° /+45° ]。4. 根據權利要求1所述的防拉鉚撕裂的復合材料，其特征在于，所述纖維織物包括碳纖 維織物、玻璃纖維織物、芳綸纖維織物。5. 根據權利要求1所述的防拉鉚撕裂的復合材料，其特征在于，所述單向纖維預浸料包 括單向碳纖維預浸料、單向玻璃纖維預浸料、單向芳綸纖維預浸料。6. -種防拉鉚撕裂的復合材料的敷設方法，其特征在于， 分別確定一層或多層纖維織物預浸料以及多層單向纖維預浸料的敷設層數和方向，其 中，所述每層纖維織物的經度方向和單向纖維預浸料的纖維方向與預設水平面成不同角 度； 按照所述層數和方向將一層或多層纖維織物預浸料以及多層單向纖維預浸料在模具 上進行敷設，并進行壓實。7. 如權利要求6所述的敷設方法，其特征在于，分別確定一層或多層纖維織物預浸料以 及多層單向纖維預浸料的鋪設層數和方向具體包括以下步驟： 按照防拉鉚撕裂的復合材料的強度和剛度要求分別確定一層或多層纖維織物預浸料 以及多層單向纖維預浸料的敷設層數和方向。8. 如權利要求7所述的敷設方法，其特征在于，確定纖維織物預浸料以及多層單向纖維 預浸料的敷設層數包括以下步驟： 所述復合材料包括由下到上的1層纖維織物預浸料以及16層單向纖維預浸料。9. 如權利要求7或8所述的敷設方法，其特征在于，確定纖維織物預浸料以及多層單向 纖維預浸料的鋪層順序為[0° /+45° /-45° /0° /0° /90° /0° /-45° /0° /+45° /0° /0° /90° /0° / 0°/-45°/+45°]。10. 如權利要求6所述的敷設方法，其特征在于，所述纖維織物預浸料包括碳纖維織物 預浸料、玻璃纖維織物預浸料、芳綸纖維織物預浸料;所述單向纖維預浸料包括單向碳纖維 預浸料、單向玻璃纖維預浸料、單向芳綸纖維預浸料。
【文檔編號】B32B37/02GK106003876SQ201610329777
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月18日
【發明人】陳竹梅, 楊寧芳, 徐永利, 陳春飛, 黃力平, 張毅剛
【申請人】中國電子科技集團公司電子科學研究院