一种复合材料管连接结构及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115962199A(43)申请公布日2023.04.14(21)申请号202211640156.7B29C65/00(2006.01)(22)申请日2022.12.20(71)申请人西安康本材料有限公司地址710089陕西省西安市阎良区国家航空高技术产业基地航空九路42号(72)发明人贾晶王希杰刘钢孔娜李英志李博(74)专利代理机构西安创知专利事务所61213专利代理师马小燕(51)Int.Cl.F16B7/18(2006.01)F16B7/00(2006.01)B29C65/52(2006.01)B29C65/64(2006.01)B29C65/56(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图2页(54)发明名称一种复合材料管连接结构及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种复合材料管连接结构，包括金属内插管，金属内插管插接在复合材料管中，两者之间设置有粘结胶层，复合材料管上开设有供连接螺钉穿过的孔，连接螺钉的杆体上环套有工字型的纤维编织管，且且上、下端面分别卡接在复合材料管的外壁和内壁上，纤维编织管的上端面与连接螺钉之间环套有仿生补强环；该结构的制备方法为：依次制备复合材料管连接结构中的各部件，然后组装连接并进行固化、清理打磨和加工。本发明设置纤维编织管和仿生补强环对复合材料管开孔处进行补强，实现了对复合材料管内壁和外壁的全面整体补强作用；本发明基于应力分布仿真计算制备仿生补强环，实现了优异精准的补强效果，工艺简单，生产效率高，整体生产成本低。CN115962199ACN115962199A权利要求书1/2页1.一种复合材料管连接结构，其特征在于，包括金属内插管(1)，所述金属内插管(1)插接在复合材料管(2)中，且插接部位的金属内插管(1)的外壁与复合材料管(2)的内壁之间设置有粘结胶层(6)，插接部位中复合材料管(2)的管壁上开设有供连接螺钉(3)穿过的孔，且连接螺钉(3)的下端穿入金属内插管(1)的管壁中，所述连接螺钉(3)的杆体上环套有工字型的纤维编织管(5)，且纤维编织管(5)的上端面卡接在复合材料管(2)的外壁上，下端面卡接在复合材料管(2)的内壁上，所述纤维编织管(5)的上端面与连接螺钉(3)的螺帽之间环套有仿生补强环(4)。2.根据权利要求1所述的一种复合材料管连接结构，其特征在于，所述连接螺钉(3)的螺帽底部完全贴合在仿生补强环(4)的环体上，且螺帽的顶端低于仿生补强环(4)的顶部。3.一种制备如权利要求1或2所述的复合材料管连接结构的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、以金属管材或金属板材为原料，经机械加工得到金属管毛坯，以碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、高强聚乙烯纤维或玄武岩纤维为原料，采用缠绕、搓管、卷管或拉挤管工艺得到复合材料管毛坯；步骤二、在步骤一中得到的金属管毛坯与复合材料管毛坯的套接区域开定位孔，然后采用冲压、焊接、机加工工艺对金属管毛坯中定位孔的内孔壁制作内螺纹，得到金属内插管(1)，同时对复合材料管毛坯中的定位孔进行机加扩孔，得到复合材料管(2)；步骤三、以金属棒材为原料，经机加制备得到连接螺钉(3)；步骤四、利用有限元分析软件或三维制图自带的仿真分析软件对步骤二中复合材料管(2)中定位孔连接处边缘的应力分布进行仿真计算，并根据应力分布的仿真计算结果，以碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、高强聚乙烯纤维或玄武岩纤维为原料，采用模压或缠绕工艺制备得到仿生补强环(4)；步骤五、以碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、高强聚乙烯纤维或玄武岩纤维为原料，采用编织、卷绕工艺制备得到纤维编织管(5)；步骤六、在步骤三中得到的连接螺钉(3)的外表面上依次套设步骤四中的仿生补强环(4)和步骤五中的纤维编织管(5)，得到补强连接组件；步骤七、在步骤二中金属内插管(1)的套接区域外壁和复合材料管(2)的套接区域内壁上涂抹粘接胶，然后将金属内插管(1)套接在入复合材料管(2)中，并使得两者的定位孔重合，得到连接管组件；步骤八、在步骤六中得到的补强连接组件中的纤维编织管(5)的外表面涂抹粘接胶，且顶面外翻折形成上端面，然后插入连接管组件中复合材料管(2)与金属内插管(1)重合的定位孔中，并利用复合材料管(2)与金属内插管(1)之间的间隙挤压使纤维编织管(5)的底面向外翻折形成下端面，且下端面卡接在复合材料管(2)与金属内插管(1)之间，上端面卡接在复合材料管(2)的外表面上，得到工字型结构的纤维编织管(5)，同时将补强连接组件中的连接螺钉(3)的末端通过金属内插管(1)中定位孔的内孔壁螺纹旋紧固定，再进行粘接胶固化，使得金属内插管(1)的套接区域外壁和复合材料管(2)的套接区域内壁之间形成粘接胶层(6)，经清理打磨和加工，得到复合材料管连接结构。4.根据权利