Соединение элементов конструкций из слоистых композиционных материалов Советский патент 1991 года по МПК B64C3/26 F16B5/02 

Изобретение относится к машиностроению и может быть применено при соединении элементов конструкций, выполненных из слоистых композиционных материалов.

Известны соединения деталей из слоистого анизотропного композиционного материала, армированные в местах соединения усиливающими прокладками из металлической фольги.

Усиливающие прокладки увеличивают прочность слоистого композиционного материала на смятие и одновременно уменьшают его сдвиговую прочность за счет снижения адгезионной связи материалов матрицы и прокладок из-за их разных линейных расширений при полимеризации композиционного материала. Поэтому для получения требуемой несуш.ей способности необходимо увеличивать площадь склеивания с прокладками, что приводит к увеличению веса соединения.

Цель изобретения - повышение сдвиговйй прочности и уменьшение веса соединения.

Для этого в соединении усиливающие прокладки выполнены с вырезами, заполненными материалом матрицы. При этом отношение суммарной площади вырезов ко всей площади прокладок составляет от 0,05 до 0,6.

На фиг.1 показано однорядное болтовое соединение деталей из слоистого композиционного материала; на фиг.2 - аид по стрелке А на фиг.1; на фиг;3 - разрез Б-Б на фиг.1: на фиг.4 - сечение В-В на фиг.З.

Детали 1 и 2 из слоистого композиционного материала, например углепластика, усилены в зоне стыка металлическими прокладками 3 с вырезами, в данном случае круглыми и овальными. Детали соединены через ленту 4 болтами 5. Вырезы 6 прокладок заполнены матрицей 7 из углепластика, которая выполняет роль заклепок.

Нагрузка от одной детали к другой передается через болты 5 и перераспределяется в каждой детали между усиливающими прокладками 3 и слоями углепластика в соответствии с их жесткостью и местной прочностью. Основная часть нагрузки воспринимается усиливающими прокладками и затем сдвигом адгезионного соединения 8, смятием, срезом заклепок из матрицы 7 передается в виде распределенных усилий на прилегающие слои углепластика 9. Заклепки из матрицы 7 увеличивают сдвиговую прочность прокладок с прилегающими слоями углепластика за счет собственной прочности на срез, смятие и сдавливание прокладок прилегающими елоями при полимеризации материала. Это позволяет уменьшить площадь склеивания с прокладками и уменьшить вес соединения. Снижение веса соединения реализуется. когда отношение суммарной площади вырезов ко всей площади прокладок составляет величину От 0,05 до 0,6.

фиг. 1

ВиЗ А

ВБ

i

8

И

6 в.

S

VJ

/,У/////:(: ; //////

li996 K8i6$i9i ;j -ii660f%6i6(9i96

Фиг.ч

СОЕДИНЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ СЛОИСТЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ, на основе матрицыи наполнителя, содержащее собственно стыкуемые элементы, усиленные межслой- ными прокладками и соединенные между собой крепежными деталями, отличающееся тем, что, с целью повышения сдвиговой прочности и уменьшения веса соединения, прокладки выполнены с вырезами, заполненными материалом матрицы, при этом отношение суммарной площади вырезов ко всей площади прбкладок составляет от 0,05 до 0,6.