[发明专利]一种用于复合材料或复合材料与金属的连接结构及连接方法

说明书

本发明公开了一种用于复合材料或复合材料与金属的连接结构及连接方法，所述连接结构包括安装在连接系统内部安装孔处的膨胀套、穿过膨胀套实现与螺母连接的螺栓以及螺母本身。采用本发明所述的连接结构对复合材料进行连接，由于所述螺栓、膨胀套和螺母采用特定结构及不同材料，可解决复合材料构件无法实现直接过盈连接的问题，复合材料压缩强度低的问题、连接系统防松问题、连接系统适应厚度在一定范围内变化的问题，能提高连接的稳定性和可靠性，并具有结构简单，重量轻，连接可靠，装配使用方便，防腐及装配工艺性好的优点，适用于复合材料结构或复合材料与金属复合结构以及其他类似结构的连接。

技术领域

本发明涉及复合材料使用及机械结构连接与防松技术领域，具体地说是一种用于复合材料或复合材料与金属的连接结构及连接方法。

背景技术

复合材料是由两种或两种以上异质、异形、异性的材料复合形成的新型材料。随着科技的发展，新材料和新结构的不断涌现，复合材料的综合应用得到了很大发展。复合材料以其结构具有可设计性、高的比强度、高的模量等优点，在很多领域被广泛应用，特别是在对结构重量控制要求越来越高的航空航天领域，获得了越来越广泛的运用，人们已经发展了全复合材料飞机，而复合材料回收再利用的研究也取得了相应进展。先进复合材料不仅用作结构材料，还用作功能材料如梯度复合材料、机敏复合材料、仿生复合材、隐身复合材料等，最近还出现了能在结构受到损伤后轻易实现自我修复的复合材料。复合材料的研究深度和应用广度及其生产发展的速度和规模已经成为衡量一个国家科学技术水平的重要标志之一。由于大多数复合材料层间强度和压缩强度低、抗冲击性差，所以不能采用需要附加冲击力的直接过盈连接。为了解决这个问题，人们一直没有停止过相关研究。因此，设计一种应用于复合材料结构或复合材料—金属复合结构之间的连接结构及连接方法，具有十分重要的作用。

发明内容

针对背景技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种结构简单、连接可靠的连接结构及连接方法，保证连接系统在形成预期预紧力的同时形成预期的径向过盈量，解决复合材料构件无法实现直接过盈连接的问题、提高连接系统的抗疲劳性能，具体地说是一种用于复合材料或复合材料与金属的连接结构及连接方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种用于复合材料或复合材料与金属的连接结构，所述连接结构包括有安装在连接系统内部安装孔处的膨胀套，以及通过膨胀套实现相互连接的螺栓和螺母；所述螺栓由头部、光杆部和尾部构成一体结构，所述光杆部设置为从头部至尾部逐渐缩小的圆锥形结构；所述膨胀套由端部和套杆部构成一体结构，在所述端部和套杆部中设有相互贯通的沉孔和内锥孔，其中所述端部内的沉孔与所述螺栓的头部相匹配，并能容纳所述螺栓的头部，所述套杆部中的内锥孔设置为由端部向尾部逐渐缩小的内圆锥形结构，所述内锥孔的长度不超过所述螺栓中光杆部的长度；所述螺母由功能部和工艺部构成一体结构，所述功能部包括有连接段和收口段，所述工艺部包括有断颈槽和外扳拧段，所述螺栓和螺母之间通过螺栓穿过膨胀套，并与螺母的连接段通过螺纹连接。

进一步地，本发明所述的一种用于复合材料或复合材料与金属的连接结构，其中所述螺栓采用钛合金材料加工为一体结构，并对所述螺栓表面进行耐蚀性润滑表面处理，所述膨胀套采用奥氏体不锈钢材料加工为一体结构，所述螺母采用铝合金材料加工为一体结构，并进行阳极氧化处理。

进一步地，本发明所述的一种用于复合材料或复合材料与金属的连接结构，其中在所述螺栓的尾部沿其轴向设有扳拧孔，通过扳拧孔实现螺栓的尾部与螺母的功能部可同侧进行扳拧，满足单面装配操作或有限空间装配需要。

进一步地，本发明所述的一种用于复合材料或复合材料与金属的连接结构，其中在所述螺母的连接段中还设有垫圈结构，所述垫圈结构设置于连接段的端面处。

本发明还提出了上述连接结构的连接方法，所述连接方法包括以下步骤：

(1)、加工安装孔：在待连接的连接系统中加工与膨胀套相匹配的安装孔；