具有锥形粘合剂设计的结构粘合补片制造技术

用于修理复合结构的方法和装置。复合修理补片系统包括复合修理补片和多个粘合剂层。复合修理补片包括具有贴合复合结构上的不一致区域的曲面的第一侧面。复合修理补片包括具有不同结构性质的多个区。多个粘合剂层在复合修理补片的第一侧面上。复合修理补片的至少一个区内多个粘合剂层的厚度变化以形成锥形粘合剂部分。

Structure adhesive patch with cone adhesive design

Method and apparatus for repairing composite structures. The composite repair patch system comprises a composite repair patch and a plurality of adhesive layers. The composite repair patch includes a first surface of a curved surface having an uneven region attached to the composite structure. The composite repair patch comprises a plurality of areas with different structural properties. A plurality of adhesive layers are on the first side of the composite repair patch. The thickness of a plurality of adhesive layers in at least one zone of the composite repair patch is varied to form a tapered adhesive portion.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请为2013年5月26日提交的，名称为“使用特制补片的复合结构的可预测粘合修理(PredictableBondedReworkofCompositeStructureUsingTailoredPatches)”，代理人档案号08-1011-US-DIV，并且公开为美国公开号2013/0337214的美国序列号13/902,816的部分继续申请；所述美国序列号13/902,816是2009年3月9日提交的美国序列号12/400,519——在2013年5月28日授权的现美国专利号8,449,703，代理人档案号08-1011-US-NP——的分案；其公开内容通过引用被并入本文。背景信息1.
：本公开内容一般涉及复合结构，并具体地涉及修理复合结构。更加具体地，本公开内容涉及使用具有锥形粘合剂设计的补片修理复合结构的不一致区域的方法和装置。2.
技术介绍
：复合结构有时具有包含一个或多个不一致的局部区域，该一个或多个不一致可能需要修理，从而使得结构在设计容限内。这些不一致可以包括，例如但不限于，裂缝、层离和在复合结构的使用周期期间形成的其它类型的不一致。常常地，使用补片修理复合结构的不一致区域。该补片可以包括复合材料、金属或其组合。不同类型的技术可以被用于使用补片修理复合结构。比如，补片可以被放置在不一致区域之上，并使用机械紧固件固定至原结构(parentstructure)。可以通过视觉检查紧固件随时间监测补片的状况。在其它情况中，可以使用粘合接头将修理补片固定至原结构。该技术可能还需要使用机械紧固件，其提供辅助负荷路径，形成阻止机构，以限制不一致的生长。然而，当复合结构是飞机结构时，这些类型的修补技术不能如期望地进行。例如，使用紧固件可以超出预期地增加飞机重量、对飞机的阻力或者二者。作为另一个实例，粘合补片不能以期望的方式减少不一致的扩展。因此，具有考虑上面讨论的问题中的至少一些以及其它可能的问题的方法和装置将是期望的。
技术实现思路
本公开内容的实施方式提供用于修理结构的不一致区域的方法和装置。结构可以采取在飞机中使用的复合结构的形式。在一些情况中，结构还可以是金属结构。补片被粘合至结构的不一致区域。补片具有带有不同结构性质的两个或更多个区。锥形粘合剂部分被放置在补片和结构之间。这些锥形粘合剂部分也具有不同的结构性质。例如，锥形粘合剂部分可以具有不同的运动学常数、弹性常数、本构常数(constitutiveconstant)、层间断裂韧度或其组合。可以定制补片区和锥形粘合剂部分两者以减少不一致边界区域处的应变能量释放速率，其比使用紧固件或粘合接头而没有锥形粘合剂部分的补片更有效。裂缝的传播可以被减少或消除。以该方式，贯穿飞机的使用周期，具有锥形粘合剂部分的补片实质上增加结构的损坏容限和耐久性。由此，锥形粘合剂增加补片的寿命并降低对不一致区域的修理频率。特征和功能可以在本公开内容的各种实施方式中单独地实现，或可以在仍其它实施方式中组合，其中进一步细节参考下面的描述和附图可见。附图说明在所附权利要求中提出说明性实施方式的据信为特性的新特征。然而，当结合附图阅读时，通过参考本公开内容的说明性实施方式的下面的详细描述将更好地理解说明性实施方式，以及其优选的使用模式、进一步的目的和特征，其中：图1是根据说明性实施方式的复合结构上的粘合修理补片的图解；图2是根据说明性实施方式的复合结构上的粘合修理补片的截面图的图解；图3、3A、3B和3C是根据说明性实施方式的粘合剂层的平面图的图解；图4是根据说明性实施方式的粘合剂层的截面图的图解；图5是根据说明性实施方式的形成修理补片的部分的复合修理补片的平面图的图解；图6是根据说明性实施方式的形成修理补片的部分的复合修理补片的截面图的图解；图7是根据说明性实施方式的分隔为具有不同层间韧度的区的定制层压补片的截面图的图解；图8是根据说明性实施方式的显示用于定制层压补片的不同区的层片安排的表的图解；图9是根据说明性实施方式的图解层压补片中层片的平面图的图解；图10是根据说明性实施方式的图解层压补片中层片的平面图的图解；图11是根据说明性实施方式的图解层压补片中层片的平面图的图解；图12是根据说明性实施方式的图解层压补片中层片的平面图的图解；图13是根据说明性实施方式的修理补片的平面图的图解，其图解了脱粘合(disbonding)的通常传播路径；图14是根据说明性实施方式的显示通过补片的区的脱粘合进展的截面图的图解；图15是根据说明性实施方式的显示通过补片的区的脱粘合进展的截面图的图解；图16是根据说明性实施方式的显示通过补片的区的脱粘合进展的截面图的图解；图17是根据说明性实施方式的使用补片修理包含不一致的复合结构的区域的方法的流程图的图解；图18是根据说明性实施方式的飞机的图解；图19是根据说明性实施方式的修理环境的框图的图解；图20是根据说明性实施方式的粘合零件修理补片的图解；图21是根据说明性实施方式的锥形粘合剂部分的局部截面图的图解；图22是根据说明性实施方式的粘合补片内部的平面外层间拉伸应力的曲线的图解；图23是根据说明性实施方式的粘合补片内部的层间剪切应力分布的曲线的图解；图24是根据说明性实施方式的复合结构上粘合复合修理补片的总体截面图的图解；图25是根据说明性实施方式的粘合复合修理补片的图解；图26是根据说明性实施方式的使用具有锥形粘合剂部分的补片系统修理复合结构的方法的流程图的图解；图27是根据说明性实施方式的飞机制造和使用方法的框图的图解；和图28是其中可以实施说明性实施方式的飞机的框图的图解。具体实施方式说明性实施方式意识到并考虑了一个或多个不同的考虑因素。例如，说明性实施方式意识到并考虑了减少或消除飞机结构中不一致的延伸可能是期望的。作为实例，说明性实施方式意识到并考虑了提供用于复合飞机结构上不一致区域的补片可能是期望的，该补片在飞机的操作寿命期间不脱粘合。在该说明性实例中，“脱粘合”可以指在补片和下面的复合结构之间的粘合接头处补片的分离。说明性实施方式进一步意识到并考虑了减少补片、复合结构或两者中的应力以基本上防止不一致在复合结构内延伸可能是期望的。例如，没有限制地，说明性实施方式意识到并考虑了以期望的方式设计补片和下面的粘合剂层以释放应变能量来基本上防止裂缝延伸通过复合结构可能是期望的。因此，说明性实施方式提供了用于修理结构的方法和装置。结构可以是用于飞机的复合结构。装置包括复合修理补片和多个粘合剂层。复合修理补片包括具有贴合复合结构上不一致区域的曲面的第一侧。复合修理补片包括具有不同结构性质的多个区。多个粘合剂层位于补片的第一侧上。多个粘合剂层的厚度在复合修理补片的至少一个区内变化，以形成锥形粘合剂部分。现在参考附图并具体地参考图1和2。根据公开的实施方式，复合修理补片30被用于修理复合结构24中的不一致区域22。如本文所使用，“不一致区域”、“不一致”和“多个不一致”每个指可能超出设计容限以外的复合结构24中的局部区域。例如，没有限制地，不一致区域22可以包括在制造复合结构24时，或之后在复合结构24的使用寿命期间可能出现的空隙、凹痕或孔隙。复合修理补片30包括覆盖不一致区域22并通过粘合剂层34粘合至复合结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置，其包括：复合修理补片，其包括具有贴合复合结构上的不一致区域的曲面的第一侧面，其中所述复合修理补片包括具有不同结构性质的多个区；和多个粘合剂层，其在所述复合修理补片的所述第一侧面上，其中在所述复合修理补片的至少一个区内，所述多个粘合剂层的厚度变化以形成锥形粘合剂部分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.01 US 14/267,2201.一种装置，其包括：复合修理补片，其包括具有贴合复合结构上的不一致区域的曲面的第一侧面，其中所述复合修理补片包括具有不同结构性质的多个区；和多个粘合剂层，其在所述复合修理补片的所述第一侧面上，其中在所述复合修理补片的至少一个区内，所述多个粘合剂层的厚度变化以形成锥形粘合剂部分。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述锥形粘合剂部分的每个具有所述不同的结构性质。3.根据权利要求2所述的装置，其中所述不同的结构性质包括在所述多个粘合剂层中的运动学常数、弹性常数、本构常数或层间断裂韧度中的至少一个。4.根据权利要求1所述的装置，其中所述锥形粘合剂部分的每个具有不同的层间断裂设计，所述层间断裂设计具有模式I、模式II和模式III性质中的一个。5.根据权利要求1所述的装置，其中所述锥形粘合剂部分的每个以不同的速率释放应变能量进入和离开所述复合修理补片。6.根据权利要求1所述的装置，其中所述多个粘合剂层包括膜粘合剂。7.根据权利要求1所述的装置，其中所述复合结构选自下述中一个：控制结构表面、结构蒙皮板、机翼结构和结构尾翼。8.根据权利要求1所述的装置，其中所述不一致区域包括裂缝，并且所述锥形粘合剂部分减少所述裂缝的延伸。9.根据权利要求所述的装置1，其中所述锥形粘合剂部分包括：第一部分；围绕所述第一部分的周长的第二部分；围绕所述第二部分的周长的第三部分；和围绕所述第三部分的周长的第四部分。10.根据权利要求1所述的装置，其中所述复合修理补片包括具有一组复合层...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·A·丹加姆博，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国;US