本发明属于复合材料，涉及一种复合材料内置金属嵌件的连接结构，还涉及一种复合材料内置金属嵌件的连接结构制备方法。
背景技术：
1、由于应力集中的原因，连接部位通常是结构的薄弱环节，是结构设计最富有挑战性的任务之一，复合材料具有各向异性，而连接区域含有结构形状的各种间断，通常是材料的不连续，由此导致局部的高应力集中。而且各向异性材料的应力集中更加复杂，不仅与几何形状，还与铺叠方式有关。除此以外，金属属于塑性材料，具有重新分配载荷的能力，而常用的热固性树脂基复合材料，就没有屈服点的意义上来说属于脆性材料，基本不具备载荷再分配能力，因此，常在复合材料结构中加入金属嵌件，在金属嵌件上设置连接机构，避免复合材料接头本身的缺点。
2、中国专利cn116872518a公开了一种半球形复合材料内衬的成型方法，所述产品内设有金属嵌件加强，金属嵌件放置在半成品预压件上，再继续逐层完成预浸料铺设并成型，该专利中提及的金属嵌件系加强作用，不涉及连接结构。中国专利cn112013004a公开了一种复合材料接头的连接结构，通过将具有螺纹孔的半圆环状金属嵌件的外底面和外侧面埋入复合材料接头本体中，解决了反复拆装导致复合材料螺纹损毁的问题。中国专利cn112571825涉及的一种复合材料接头及其制备方法，将一非对称台体完全埋入复合材料基体中，仅暴露出小端安装机构，利用垂直于金属嵌件轴线的预浸料铺层结构限制金属嵌件位置，通过金属\树脂界面实现复合材料主体和金属嵌件的连接。中国专利cn116766623a公开了一种三维增强型复合材料接头，金属嵌件穿透于复合材料层，两端暴露于复合材料主体表面，该金属嵌件是二次固化安装的，通过在复合材料接头本体上机械加工出安装孔，通过将安装孔打通，再涂抹胶粘剂胶接。
3、现阶段技术方案通过设计锥形的金属嵌件埋入复合材料主体中整体成型，这不仅放大了金属嵌件的体积，降低了复合材料制品减重效果，而且缺乏双侧轴向限位，接触面积较小导致抗扭能力不足。除此以外，连接金属嵌件与复合材料主体的金属\树脂界面，仍依靠纯树脂提供结合力，结构承力时应力仍然集中于该界面，连接可靠性差，而机加打孔，胶接二次成型的方式产生的树脂\粘接剂\金属界面比预置金属嵌件整体成型的金属\树脂界面更复杂、脆弱，连接强度更低。复合材料推进器由于受到设计、工艺、成本和使用维护等方面的限制，桨毂或导管上常有需要用作连接的区域，这些结构具有薄壁特征，在复合材料主体无法满足使用工况的情况下，需要通过预置金属嵌件的方法加强连接部位，在水下工作环境中，如果连接失效产生裂缝，可能导致海水渗入，腐蚀连接部位的金属嵌件和复合材料主体。
技术实现思路
1、本发明的第一目的在于提供一种复合材料内置金属嵌件的连接结构，解决了现有技术中金属嵌件缺乏双侧轴向限位，接触面积较小导致抗扭能力不足的技术问题。
2、本发明的第二目的在于提供一种复合材料内置金属嵌件的连接结构制备方法，
3、本发明所采用的第一种技术方案是，复合材料主体内置金属嵌件的连接结构，包括金属嵌件和复合材料主体，金属嵌件周向外壁环绕开有圆弧形凹槽，凹槽曲面内铺设有若干层延伸出凹槽的增强材料，若干层增强材料逐层通过缠绕纤维与金属嵌件缠绕连接，若干层增强材料沿复合材料主体层间法向间隔铺设，增强材料延伸出凹槽的部位与复合材料主体固接，凹槽内增强材料所形成的空腔填充有填充纤维。
4、本发明第一种技术方案的特点还在于，
5、沿着金属嵌件的轴线开有盲孔。
6、增强材料采用单向预浸料或平纹织物。
7、增强材料延伸出凹槽的部位尺寸不超过金属嵌件1凹槽周长或宽度的1/8。
8、缠绕纤维与金属嵌件之间缠绕连接的厚度小于单层增强材料的厚度。
9、记复合材料主体单位面积的纤维含量为a，多层增强材料与复合材料主体在单位面积下的纤维含量小于a/2。
10、本发明所采用的第二种技术方案是，复合材料主体内置金属嵌件的连接结构制备方法，用于制备上述复合材料主体内置金属嵌件的连接结构，具体包括以下步骤：
11、s1，选用圆柱或棱台状的金属块作为金属嵌件，在金属嵌件侧壁加工圆弧形凹槽；
12、s2，根据凹槽尺寸裁剪增强材料尺寸，使增强材料延伸出金属嵌件，增强材料延伸出凹槽的部位尺寸不超过金属嵌件凹槽周长或宽度的1/8，并将裁剪后的增强材料沿着圆弧形凹槽铺设一周；
13、s3，采用缠绕纤维将增强材料中部勒入金属嵌件的凹槽中；
14、s4，重复s2和s3，直至增加的增强材料层数导致单位面积纤维含量无限接近当前复合材料主体规定纤维含量区间的1/2为止；
15、s5，使用填充纤维填充凹槽空余部分；
16、s6，将金属嵌件上延伸出来的增强材料埋入复合材料主体的预制体中，装模固化完成后，金属嵌件与复合材料主体之间形成连接结构。
17、与现有技术相比，本发明的有益效果是：
18、本发明在实现金属嵌件连接功能的前提下，通过凹槽结构减少了金属嵌件的重量，增大了复合材料与金属嵌件的接触面积，增大了抗扭能力，并提供了金属嵌件轴向方向的双侧限位，允许在金属嵌件和复合材料主体之间建立基于连续纤维的三维立体连接结构，解决了现有技术中金属嵌件缺乏双侧轴向限位，接触面积较小导致抗扭能力不足的技术问题。
19、本发明可以应用于复合材料推进器领域，复合材料推进器桨毂和导管上需要与其他组件连接的区域，改善连接区域的应力集中情况，提高了连接结构的可靠性。
1.复合材料主体内置金属嵌件的连接结构，其特征在于，包括金属嵌件(1)和复合材料主体(5)，所述金属嵌件(1)周向外壁环绕开有圆弧形凹槽，所述凹槽曲面内铺设有若干层延伸出凹槽的增强材料(2)，所述若干层增强材料(2)逐层通过缠绕纤维(3)与金属嵌件(1)缠绕连接，若干层增强材料(2)沿复合材料主体(5)层间法向间隔铺设，增强材料(2)延伸出凹槽的部位与复合材料主体(5)固接，凹槽内增强材料(2)所形成的空腔填充有填充纤维(4)。
2.根据权利要求1所述的复合材料主体内置金属嵌件的连接结构，其特征在于，沿着所述金属嵌件(1)的轴线开有盲孔。
3.根据权利要求1所述的复合材料主体内置金属嵌件的连接结构，其特征在于，所述增强材料(2)采用单向预浸料或平纹织物。
4.根据权利要求1所述的复合材料主体内置金属嵌件的连接结构，其特征在于，所述增强材料(2)延伸出凹槽的部位尺寸不超过金属嵌件1凹槽周长或宽度的1/8。
5.根据权利要求1所述的复合材料主体内置金属嵌件的连接结构，其特征在于，所述缠绕纤维(3)与金属嵌件(1)之间缠绕连接的厚度小于单层增强材料(2)的厚度。
6.根据权利要求1所述的复合材料主体内置金属嵌件的连接结构，其特征在于，记复合材料主体(5)单位面积的纤维含量为a，多层增强材料(2)与复合材料主体(5)在单位面积下的纤维含量小于a/2。
7.复合材料主体内置金属嵌件的连接结构制备方法，其特征在于，用于制备如权利要求1-6中任一项复合材料主体内置金属嵌件的连接结构，具体包括以下步骤：