一种增加碳纤维复合材料管件与接头之间连接强度的设计方法技术

一种增加复合材料管件和接头之间连接强度的设计方法，适用复合材料管件与复合材料接头通过嵌套胶接后的连接补强。通过在胶接拼缝位置缠绕高强度碳纤维编织布与常温固化结构胶制成的碳纤维编织布预浸料，并加压、固化后增加连接强度。

A design method to increase the connection strength between carbon fiber composite pipe fittings and joints

A design method for increasing the connection strength between composite pipe fittings and joints is suitable for the joint reinforcement of composite material pipe fittings and composite material joints by nested bonding. The seam position in adhesive wound high strength carbon fiber woven carbon fiber cloth and curing structural adhesive woven cloth prepreg, and pressure, increase the joint strength after curing.

【技术实现步骤摘要】
一种增加碳纤维复合材料管件与接头之间连接强度的设计方法
本专利技术涉及一种航天器承力结构连接领域，具体涉及一种碳纤维复合材料管件与碳纤维复合材料接头之间增加连接强度的设计方法。
技术介绍
航天器上大量应用碳纤维复合材料平面框架结构或者空间桁架结构作为承力结构，通常这些平面框架结构或者空间桁架结构由复合材料管件和接头通过结构胶胶接或者胶铆、胶螺组合连接而成，但是铆钉、螺钉等的引入不可避免的存在打断碳纤维复合材料管件或者碳纤维复合材料接头内部增强纤维连续性的情况，同时，在胶铆、胶螺连接时，在胶接未失效时，螺钉、铆钉等基本对连接强度不起主要的作用。因此，需要对复合材料管件与复合材料接头之间的连接强度进行优化设计，以最大程度的利用复合材料的优势。
技术实现思路
为了提高航天器上复合材料管件与复合材料接头之间的连接强度，本专利技术提供了一种增加复合材料管件和接头之间连接强度的方法。本专利技术通过以下技术方案得以实现：满足本专利技术的纤维增强复合材料平面桁架结构或者空间桁架结构由碳纤维复合材料管件与碳纤维复合材料接头嵌套后用结构胶胶接，胶接拼缝位置用宽度≥30mm的碳纤维编织布在结构胶J-133中浸润后形成的碳纤维编织布预浸料缠绕3-4层。在一些实施例中，复合材料管件与接头在胶接拼缝位置两侧各有长度≥15mm的同外形区。在一些实施例中，碳纤维编织布通常选用高强度碳纤维编织布。在一些实施例中，碳纤维编织布在结构胶J-133中浸润后的预浸料厚度约为0.2mm。在一些实施例中，在复合材料管件与复合材料接头的胶接拼缝位置缠绕了3-4层碳纤维编织布预浸料后需要用工装进行加压固定，以获得一个较平整的外形，同时增加其连接强度。在一些实施例中，为了使碳纤维编织布预浸料发挥强度的最大效果，需要在常温下静置5-7天，或者在一定温度下固化几个小时，具体时间视所采取的结构胶的固化要求而定，本专利技术所采用的结构胶J-133可以在60℃情况下固化3小时，或者在80℃情况下固化2小时。本专利技术适应于纤维增强复合材料管件与纤维增强复合材料接头通过嵌套胶接后的连接补强，可以在常温下操作，从而满足平面框架或空间桁架结构的安装、维修、加固的需要。附图说明通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为复合材料管件与复合材料接头嵌套式连接的示意图。图2为碳纤维编织布预浸料在胶接拼缝位置的布置图。图中：1为复合材料管件、2为复合材料接头、3为碳纤维编织布预浸料附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。具体实施方式下面结合附图进一步阐述本专利技术。本专利技术优选实施例只是用于帮助阐述本专利技术而不用于限制本专利技术的保护范围。本专利技术优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该专利技术仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本专利技术的原理和实际应用，从而使所属
技术人员能很好地利用本专利技术。本专利技术仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。在阅读了本专利技术记载的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本专利技术权利要求所限定的范围。现详细说明根据本专利技术一种增加复合材料了管件和接头之间连接强度的设计方法。结合参考图1，本专利技术提供的复合材料管件1和复合材料接头2之间通过嵌套式胶接连接。结合参考图1，复合材料管件1与复合材料接头2在胶接拼缝位置两侧各有长度≥15mm的同外形区。结合参考图2，复合材料管件1与复合材料接头2的胶接拼缝位置用宽度≥30mm的碳纤维编织布在结构胶J-133中浸润后形成的碳纤维编织布预浸料3缠绕3-4层。结合参考图2，碳纤维编织布通常选用高强度碳纤维编织布。结合参考图2，碳纤维编织布在结构胶J-133中浸润后的碳纤维编织布预浸料3厚度约为0.2mm。结合参考图2，在复合材料管件与复合材料接头的胶接拼缝位置缠绕了3-4层碳纤维编织布预浸料3后需要用工装进行加压固定，以获得一个较平整的外形，同时增加其连接强度。结合参考图2，在碳纤维编织布预浸料3缠绕过程中施加一定的张力，用以保证其连接强度。结合参考图2，为了使碳纤维编织布预浸料3发挥强度的最大效果，需要在常温下静置5-7天，或者在一定温度下固化几个小时，具体时间视所采取的结构胶的固化要求而定，本专利技术所采用的结构胶J-133可以在60℃情况下固化3小时，或者80℃下固化2小时。结合参考图2，在结构胶J-133固化后，对缠绕区域进行超声波无损检测，确保内部胶接充分，不存在分层缺陷。本专利技术适应于纤维增强复合材料管件与纤维增强复合材料接头通过嵌套胶接后的连接补强，可以在常温下操作，从而满足平面框架或空间桁架结构的安装、维修、加固的需要。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种增加复合材料管件和接头之间连接强度的设计方法，复合材料管件1与复合材料接头2通过嵌套胶接，在所述复合材料管件1与所述复合材料接头2胶接拼缝位置缠绕在结构胶中浸润后形成的碳纤维编织布预浸料3。

【技术特征摘要】
1.一种增加复合材料管件和接头之间连接强度的设计方法，复合材料管件1与复合材料接头2通过嵌套胶接，在所述复合材料管件1与所述复合材料接头2胶接拼缝位置缠绕在结构胶中浸润后形成的碳纤维编织布预浸料3。2.根据权利要求1所述的一种增加复合材料管件和接头之间连接强度的设计方法，其特征在于，所述碳纤维编织布预浸料3宽度≥30mm。3.根据权利要求1所述的一种增加复合材料管件和接头之间连接强度的设计方法，其特征在于，所述碳纤维编织布预浸料3选用高强度碳纤维编织布。4.根据权利要求1所述的一种增加复合材料管件和接头之间连接强度的设计方法，其特征在于，所述碳纤维编织布预浸料3在所述胶接拼缝位置缠绕3-4层，随后用工装进行加压固定。5.根据权利要求4所述的一种增加复合材料管件和接头之间连接强度的设计方法，其特征在于，所述碳纤维编织布预浸料3在缠绕过程中施加一定的张力，以保证其连接强度。6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘子仙，陈晓峰，周鑫，李红，许文彬，杜涵，
申请(专利权)人：上海宇航系统工程研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31