[发明专利]纤维增强树脂复合材料构件的开孔补强方法及补强片

说明书

技术领域

本发明涉及用于纤维增强树脂复合材料构件的开孔补强方法。

背景技术

复合材料结构件已广泛应用于航空、航天等产品的结构件，因其具有高比强度、高比刚度、优良的减振性、耐疲劳、抗腐蚀等优点，应用日益广泛。出于安装仪器、减轻重量等需要，常常需要在构件上开口(开孔)，且开口一般较大，可占到表面积的50％以上，此开口如不进行补强，因为在开口边缘应力较大，结构的承载能力会大大降低，所以必须进行开口附近进行局部补强。现有补强方法有两种：一种方法是先成型部件(构件)后，然后再开口，开口后在开口边缘用金属等材料进行铆接补强，这样的缺点是零件多，工序多，质量保证困难，结构的可靠性低；另一种方法是复合材料本体与补强区域一起成型，这样可以省去后续的加工工序，但如果补强区很厚，在现场逐单层(每层纤维预浸带约为0.15mm)进行补强区的铺放，铺放时间会很长，产品的质量不易控制，开口补强部位操作时间长，成型模具占用时间长，影响产品的质量和效率。

发明内容

本发明为了解决现有的补强方法存在质量不易控制、后续加工工序多，占用成型模具时间长、工作效率低的问题，进而提供一种纤维增强树脂复合材料构件的开孔补强方法。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：本发明所述补强方法是按照以下步骤实现的：步骤一、制备补强片：根据纤维增强树脂复合材料构件的开孔大小来设计补强片的几何形状及尺寸，根据设计好的补强片的几何形状及尺寸制备补强片模具，在模具上铺放纤维预浸带并进行压实处理即得所需的补强片；步骤二、在制备纤维增强树脂复合材料构件的芯模上铺放厚度L1为1.5～3mm纤维预浸带；所述芯模上设有凸台，凸台的根部周围设有环状凹槽；步骤三、完成步骤二后，铺放补强片，所述补强片套在芯模的凸台上；所述补强片为环状，所述补强片的厚度L2为2～4mm；步骤四、重复操作步骤二和步骤三，而且最后再铺放厚度L1为1.5～3mm纤维预浸带，使所述纤维增强树脂复合材料构件本体的厚度T1为4.5～9mm、补强厚度T2为4～8mm；步骤五、将外模套装在铺放好的纤维预浸带的芯模上，将外模与芯模之间的纤维预浸带压实后固化成型。

本发明具有以下有益效果：按本发明方法实施补强，可使补强区和复合材料本体并行生产，实现复合材料铺放的装配式生产，大幅度提高模具的周转利用率，大大提高了工作效率，缩短产品成型周期，降低本体树脂的适用期要求。提高了补强区的剪切性能，从而提高了结构的整体力学性能。单独成型的补强片由是是加压成型，补强片各单层(每层约为0.15mm)排列紧密，补强片几何尺寸精度高，单独成型的补强片可以实现周向零度缠绕成型，可大幅度提高纤维增强树脂复合材料构件开孔的周向刚度，而其它成型方法无法实现此角度的铺放。另外，单独成型的补强片可制定相应的检验规程对补强片外观厚度等质量进行检验，大大提高产品的质量和可靠性。补强片与本体所需的纤维预浸带可以并行生产，最后进行装配式成型，达到补强与本体一体共固化成型，减少后续加工工序，提高产品性能。补强片的形状是任意的，补强片的角度也可以是任意可设计的。

附图说明

图1是本发明所述芯模的主视图，图2是图1的B-B剖面图，图3是图1的C-C剖面图，图4是在芯模铺放纤维预浸带及补强片的结构示意图，图5是用本方法制作的带有开孔的纤维增强树脂复合材料构件(指可展开构件)的平面展开图，图6是图5的A-A剖面图，图7是补强片的结构示意图，图8是图7的左剖视图。

具体实施方式