一种防拉铆撕裂的复合材料及敷设方法
【专利摘要】本发明涉及材料领域，特别涉及一种防拉铆撕裂的复合材料及敷设方法，本发明提供防拉铆撕裂的复合材料，由下到上依次为一层或多层纤维织物以及多层单向纤维预浸料，所述每层纤维织物的经度方向和单向纤维预浸料的纤维方向与预设水平面成不同角度敷设，借助于本发明的技术方案，解决了现有技术中由于盲插安装金属垫片导致的生产进度和质量受到严重影响的问题，能够不用加装金属片，直接采用抽芯铆钉连接两层或多层板，同时不会产生由于抽芯铆钉的膨胀而撕裂复合材料孔口、从而造成连接强度降低、甚至连接失效。
【专利说明】
一种防拉铆撕裂的复合材料及敷设方法
技术领域
[0001] 本发明涉及材料领域，特别涉及一种防拉铆撕裂的复合材料及敷设方法。
【背景技术】
[0002] 复合材料板构件采用抽芯铆钉连接两层或多层板时通常需要在抽芯铆钉的膨胀 端加装金属垫片，以保护抽芯铆钉膨胀端的复合材料板孔口不被撕裂。
[0003] -组件由大长径比碳纤维方管和金属U形件组成，需将两个构件采用铆接的方式 连接在一起，由于碳纤维方管是大长径比的封闭构件，无法采用压铆工艺连接成型，只能采 用拉铆工艺，即抽芯铆钉铆接连接成型，在开放的空间进行这种装配工艺是较为成熟的技 术，然而在狭小或封闭的空间，由于无法或不便安装金属垫片，这种装配工艺便不能使用或 效率很低。
[0004] 按照传统的碳纤维板的铆接要求，需要在碳纤维背部加装金属垫片，但是由于操 作空间狭小，采用专用夹具在铆钉孔位置预先用胶粘接金属垫片的方法加装，由于粘接金 属垫片的数量很多，工作量非常大，生产效率低，而且由于盲插安装，在胶固化后，仍容易出 现金属垫片掉落现象，生产进度和质量受到严重影响。
【发明内容】
[0005] 为了解决现有技术中盲插安装时金属垫片掉落现象，生产进度和质量受到严重影 响的问题，本发明提供了 一种防拉铆撕裂的复合材料及敷设方法。
[0006] 本发明提供一种防拉铆撕裂的复合材料，由下到上依次为一层或多层纤维织物以 及多层单向纤维预浸料，所述每层纤维织物的经度方向和单向纤维预浸料的纤维方向与预 设水平面成不同角度敷设。
[0007] 本发明还提供了一种防拉铆撕裂的复合材料的敷设方法，包括以下步骤：
[0008] 分别确定一层或多层纤维织物预浸料以及多层单向纤维预浸料的敷设层数和方 向，其中，所述每层纤维织物的经度方向和单向纤维预浸料的纤维方向与预设水平面成不 同角度；
[0009] 按照所述层数和方向将一层或多层纤维织物预浸料以及多层单向纤维预浸料在 模具上进行敷设，并进行压实。
[0010] 本发明有益效果如下：
[0011] 本发明提供的复合材料中每层纤维织物和单向纤维预浸料织物均具有各自的方 向，解决了现有技术中由于盲插安装时金属垫片掉落导致的生产进度和质量受到严重影响 的问题，能够不用加装金属片，直接采用抽芯铆钉连接两层或多层板(复合材料板/复合材 料板，或复合材料板/金属板），同时不会产生由于抽芯铆钉的膨胀而撕裂复合材料孔口、从 而造成连接强度降低、甚至连接失效。
【附图说明】
[0012] 图1为本发明产品实施例的防拉铆撕裂的复合材料的结构示意图；
[0013] 图2为本发明方法实施例的防拉铆撕裂的复合材料和金属U形件的连接结构示意 图；
[0014] 图3为本发明方法实施例的防拉铆撕裂的复合材料的敷设方法流程图；
[0015] 图4为本发明试验例中拉脱试验用碳纤维板的结构示意图；
[0016] 图5为本发明试验例中拉剪试验用碳纤维板的结构示意图；
[0017] 图6为本发明试验例中拉脱试样的俯视图；
[0018] 图7为本发明试验例中拉剪试样的剖视图。
【具体实施方式】
[0019] 为了解决现有技术中盲插安装时金属垫片掉落现象，生产进度和质量受到严重影 响的问题，本发明提供了一种防拉铆撕裂的复合材料及敷设方法，以下结合附图以及实施 例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发 明，并不限定本发明。
[0020] 产品实施例
[0021] 根据本发明的实施例，提供了一种防拉铆撕裂的复合材料，图2是本发明产品实施 例的防拉铆撕裂的复合材料的结构示意图，如图2所示，根据本发明产品实施例的防拉铆撕 裂的复合材料，包括由下到上依次为一层或多层纤维织物以及多层单向纤维预浸料，所述 每层纤维织物的经度方向和单向纤维预浸料的纤维方向与预设水平面成不同角度敷设，以 下对本发明实施例的各个模块进行详细的说明。
[0022] 具体地，本发明产品实施例的防拉铆撕裂的复合材料包括包括由下到上的1层纤 维织物以及16层单向纤维预浸料，壁厚为2.75mm(2.45mm~2.75mm)，图2中的第i层表示第 一层与第n层之间的任意一层，ri=17。铺层顺序为[0°/+45°/-45°/0°/0°/90°/0°/-45°/0°/ +45° /0° /0° /90° /0° /0° /-45° /+45° ]，0° 方向为管件长度方向。
[0023] 所述纤维织物包括碳纤维织物、玻璃纤维织物、芳纶纤维织物;所述单向纤维预浸 料包括单向碳纤维预浸料、单向玻璃纤维预浸料、单向芳纶纤维预浸料等。
[0024] 优选地，所述单向碳纤维为碳纤维T700,表1为碳纤维T700的基本性能。
[0025] 表 1
[0027]本发明产品实施例的防拉铆撕裂的复合材料(也可称为碳纤维方管)可以与金属U 形件拼装，用抽芯铆钉铆接成型，而不需要加装金属垫片，同时不会产生由于抽芯铆钉的膨 胀而撕裂复合材料孔口、从而造成连接强度降低、甚至连接失效，图2为本发明方法实施例 的防拉铆撕裂的复合材料和金属U形件的连接结构示意图。
[0028]方法实施例
[0029]根据本发明的实施例，提供了一种防拉铆撕裂的复合材料的敷设方法，图3为本发 明方法实施例的防拉铆撕裂的复合材料的敷设方法流程图，如图3所示，根据本发明方法实 施例的防拉铆撕裂的复合材料的敷设方法包括如下处理：
[0030] 步骤302,分别确定一层或多层纤维织物预浸料以及多层单向纤维预浸料的敷设 层数和方向，其中，所述每层纤维织物的经度方向和单向纤维的纤维方向与预设水平面成 不同角度。
[0031] 具体地，分别确定一层或多层纤维织物预浸料以及多层单向纤维预浸料的敷设层 数和方向包括以下步骤:按照防拉铆撕裂的复合材料的强度和刚度要求分别确定一层或多 层纤维织物预浸料以及多层单向纤维预浸料的敷设层数和方向。
[0032] 优选地，确定纤维织物预浸料以及多层单向纤维预浸料的敷设层数包括以下步 骤:所述复合材料包括由下到上的1层纤维织物预浸料以及16层单向纤维预浸料。
[0033] 更加优选地，确定纤维织物预浸料以及多层单向纤维预浸料的铺层顺序为[0°/+ 45° /-450 /0° /0° /90° /0° /-450 /0° /+450 /0° /0° /90° /0° /0° /-450 /+450 ] 〇
[0034] 所述纤维织物预浸料包括碳纤维织物预浸料、玻璃纤维织物预浸料、芳纶纤维织 物预浸料，优选为厚度为〇.3mm的碳纤维织物预浸料(成型后厚度）；所述单向纤维预浸料包 括单向碳纤维预浸料、单向玻璃纤维预浸料、单向芳纶纤维预浸料，优选为〇.15mm的单向碳 纤维预浸料(成型后厚度）。
[0035] 本发明方法实施例中的纤维织物预浸料经固化成型后为产品实施例中的纤维织 物，方法实施例中的单向纤维预浸料经固化成型后为产品实施例中的单向纤维。
[0036] 步骤304,按照所述层数和方向将一层或多层纤维织物预浸料以及多层单向纤维 预浸料预浸料在模具上进行敷设，并进行压实。
[0037] 为了更好的说明方法实施例，给出实例1。
[0038] 实例1为图2所示防拉铆撕裂的复合材料的制备方法，具备包括以下步骤：
[0039]将裁剪好的碳纤维织物预浸料和单向碳纤维预浸料在芯模上进行敷设，在敷设过 程中需要随时压实，并且按照以下顺序进行敷设：
[0040] [0° /+450 /-450 /0° /0° /90° /0° /-450 /0° /+450 /0° /0° /90° /0° /0° /-450 /+450 ] 〇
[0041 ] 试验例
[0042] 按照本发明方法实施例的方法制备两种碳纤维复合材料板，图4为本发明试验例 中拉脱试验用碳纤维板的结构示意图，尺寸为20 X 30mm，厚度为2.75mm;图5为本发明试验 例中拉剪试验用碳纤维板的结构示意图，尺寸为36_X135mm，厚度为2.75_。
[0043] 图6本发明试验例中拉脱试样的结构示意图，图7本发明试验例中拉剪试样的结构 示意图，用巾4不锈钢抽芯铆钉按图6和图7装配成拉脱试样和拉剪试样。拉脱试样共做10 件，其中5件在抽芯铆钉的膨胀端安装巾4金属垫片铆接，另5件不安装金属垫片直接铆接； 拉剪试样共做10件，其中5件在抽芯铆钉的膨胀端安装巾4金属垫片铆接，另5件不安装金属 垫片直接铆接；
[0044] 将20组试样分别进行拉脱试验和拉剪试验，测试铆钉破坏所需的拉脱力和拉剪 力，表2为拉脱试验和拉剪试验的原始试验数据。
[0045] 表 2
[0047] 由表2数据看到：碳纤维复合材料板背部有、无金属垫片的拉剪力均值差为 0.016KN;背部有、无金属垫片的拉脱力均值差为0.018KN;它们的差值很小，在通常情况下， 二者结构形式可以互换，其拉脱力和拉剪力均满足使用性能要求。
[0048] 显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精 神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围 之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
【主权项】
1. 一种防拉铆撕裂的复合材料，其特征在于，由下到上依次为一层或多层纤维织物以 及多层单向纤维预浸料，所述每层纤维织物的经度方向和单向纤维预浸料的纤维方向与预 设水平面成不同角度敷设。2. 根据权利要求1所述的防拉铆撕裂的复合材料，其特征在于，包括由下到上的1层纤 维织物以及16层单向纤维预浸料。3. 根据权利要求2所述的防拉铆撕裂的复合材料，铺层顺序为[0° /+45° /-45° /0° /0° / 90° /0° /-45° /0° /+45° /0° /0° /90° /0° /0° /-45° /+45° ]。4. 根据权利要求1所述的防拉铆撕裂的复合材料，其特征在于，所述纤维织物包括碳纤 维织物、玻璃纤维织物、芳纶纤维织物。5. 根据权利要求1所述的防拉铆撕裂的复合材料，其特征在于，所述单向纤维预浸料包 括单向碳纤维预浸料、单向玻璃纤维预浸料、单向芳纶纤维预浸料。6. -种防拉铆撕裂的复合材料的敷设方法，其特征在于， 分别确定一层或多层纤维织物预浸料以及多层单向纤维预浸料的敷设层数和方向，其 中，所述每层纤维织物的经度方向和单向纤维预浸料的纤维方向与预设水平面成不同角 度； 按照所述层数和方向将一层或多层纤维织物预浸料以及多层单向纤维预浸料在模具 上进行敷设，并进行压实。7. 如权利要求6所述的敷设方法，其特征在于，分别确定一层或多层纤维织物预浸料以 及多层单向纤维预浸料的铺设层数和方向具体包括以下步骤： 按照防拉铆撕裂的复合材料的强度和刚度要求分别确定一层或多层纤维织物预浸料 以及多层单向纤维预浸料的敷设层数和方向。8. 如权利要求7所述的敷设方法，其特征在于，确定纤维织物预浸料以及多层单向纤维 预浸料的敷设层数包括以下步骤： 所述复合材料包括由下到上的1层纤维织物预浸料以及16层单向纤维预浸料。9. 如权利要求7或8所述的敷设方法，其特征在于，确定纤维织物预浸料以及多层单向 纤维预浸料的铺层顺序为[0° /+45° /-45° /0° /0° /90° /0° /-45° /0° /+45° /0° /0° /90° /0° / 0°/-45°/+45°]。10. 如权利要求6所述的敷设方法，其特征在于，所述纤维织物预浸料包括碳纤维织物 预浸料、玻璃纤维织物预浸料、芳纶纤维织物预浸料;所述单向纤维预浸料包括单向碳纤维 预浸料、单向玻璃纤维预浸料、单向芳纶纤维预浸料。
【文档编号】B32B37/02GK106003876SQ201610329777
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月18日
【发明人】陈竹梅, 杨宁芳, 徐永利, 陈春飞, 黄力平, 张毅刚
【申请人】中国电子科技集团公司电子科学研究院