[发明专利]一种复合材料板件接头

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合材料板件接头，其以金属楔块为技术核心，并通过螺栓将连接板、复合材料板件和金属楔块固定连接，提供了一种实施工艺简单、可靠性高、便于现场施工和重复拆装的复合材料板件接头，属于连接件领域。

背景技术

复合材料板材，主要指碳纤维和玻璃纤维增强树脂基复合材料，已经大批量商业化生产，但因复合材料的特性不适合直接采用金属板材通常采用的机械加工连接方式，如螺纹连接、焊接等，所以很难直接获得复杂结构所需要的复合材料板件接头。另外，复合材料结构或构件也常需要和其它常用金属材料，如铝合金、钛合金以及低热膨胀系数合金，如殷钢等连接，因此必须采用特殊的接头形式和制造工艺。目前复合材料板件接头形式主要是通过先预埋金属构件接头，层压局部铺层加强，形成层合板接头，并采用常用对接和搭接的方式进行连接。对接形式主要有台阶式对接和斜口对接形式；搭接形式主要包括单搭接、双搭接和双盖板搭接。为实现更牢靠的连接，也有在接头搭接处采用相当数量和分布的螺栓或钢刺。尽管如此，复合材料结构多数损坏情况恰是发生在连接接头处。

复合材料接头结构设计的基本原则是承载能力高、工艺简单、安全可靠。上述传统复合材料接头设计存在工艺复杂、加工制造困难、灵活性不够等不足，尤其不能适应接头形式复杂多变的应用情形。为达到如同金属构件，如钢构那样实施工艺简单、可靠性高、便于现场施工和重复拆装的目的，需要提出改进性的接头设计方案。

发明内容

本发明的目的是：为了克服现有技术中复合材料板件接头设计工艺复杂、加工制造困难、灵活性不够及不能适应应用形式复杂多变的情形，本发明提供了一种实施工艺简单、灵活多变、便于现场施工和重复拆装的复合材料板件接头。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种复合材料板件接头，包括复合材料板件、金属楔块和连接板，其中复合材料板件端部、金属楔块和连接板相应位置均设有连接孔，并沿复合材料板件的边缘加工一条缝隙，金属楔块楔入缝隙中；将连接板与金属楔块具有一致坡度的一面扣在复合材料板件两侧，与楔入金属楔块的复合材料板件固定连接。

优选的，将金属楔块加工成十字形，相应地，连接板设置为角形，且其一面与金属楔块的坡度一致。将十字形的金属楔块楔入复合材料板件边缘的缝隙后，连接板与金属楔块坡度一致的面卡和到复合材料板件上，并用螺栓、螺母固定连接。

优选的，对于厚度超过10毫米的复合材料板件，在复合材料板件接头端加工一组缝隙，缝隙对称设置，每条缝隙中楔入金属楔块，然后通过螺栓、螺母将其与复合材料板件、连接板固定连接。

进一步的，将金属楔块设置成以隔板轴对称的连体式金属楔块，隔板两边均设有至少一个金属楔块，将其与复合材料板件和连接板连接后制成的接头具有更强的抗拉伸能力。

优选的，金属楔块宽度与复合材料板件宽度相同，长度短于缝隙的深度。

优选的，连接板为V形，其宽度与复合材料板件宽度相同，长度为金属楔块长度的2-3倍，且具有与复合材料板件相当的热膨胀系数。

优选的，连接板与楔入金属楔块的复合材料板件通过螺栓、螺母固定连接。

有益效果

本发明提供了一种可以广泛应用的复合材料板件的接头设计方案，与现有技术相比，具有以下优点：

（1）本发明制得的复合材料板件接头适用于不同材质、不同厚度的复合材料板件之间，或复合材料板件与其它金属构件之间的连接；

（2）本发明所述接头具有良好的通用性、经济性和适应性，且工艺简单可靠、实施简单灵活，尤其适用于复杂复合材料空间结构的现场施工建造；

（3）此外，由于本发明提出的采用加楔使复合材料在局部接头处形成与拉伸方向反向的斜面创新原理，使得本发明的接头在拉伸时不是仅依靠连接板与复合材料之间的摩擦力或胶粘剂的粘结力，也不是仅依靠连接孔与紧固螺栓的螺杆之间的接触反力，而是主要由斜面之间的压力、螺栓的预紧力及强度来提供抗拉强度；因此本发明在螺栓尚未紧固或胶粘剂尚未固化时，即可提供连接强度；

（4）本发明的接头不会发生复合材料板件在连接孔处破裂的现象，也不会因复合材料或胶粘剂老化、脱胶，而发生从连接板之间滑脱现象，因而确保了结构的安全可靠性能。

附图说明

图1是复合材料板件接头端；

图2是金属楔块；

图3是金属连接板；

图4是金属楔块楔入复合材料板件缝隙图；

图5是复合材料板件加金属楔块接头连接示意图；