[实用新型]一种降低脆性材料开孔结构应力集中的结构

说明书

本实用新型公开了一种降低脆性材料开孔结构应力集中的结构，包括开孔的脆性材料，还包括依次设置在脆性材料的开孔两侧的底胶层、面胶层、共形补片和第二面胶层。通过底胶层和面胶层对共形补片进行粘贴，让共形补片可以分担带孔部位的承受载荷，降低开孔部位应力集中，提高开孔脆性材料的整体承载能力。

技术领域

本实用新型涉及脆性材料技术领域，具体的说，是一种降低脆性材料开孔结构应力集中的结构。

背景技术

为满足某些特定的功能需求，脆性材料往往会设计一些开孔结构。在外加载荷作用下，开孔结构易出现应力集中效应，进而引发裂纹的萌生。由于材料本身的脆性特征，裂纹萌生后将迅速扩展，使结构在低载荷下发生失效，从而严重影响其功能完整性，缩短其使用寿命。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种降低脆性材料开孔结构应力集中的结构，用于解决现有技术中由于材料本身的脆性特征，裂纹萌生后将迅速扩展，使结构在低载荷下发生失效，从而严重影响其功能完整性，缩短其使用寿命的问题。

本实用新型通过下述技术方案解决上述问题：

一种降低脆性材料开孔结构应力集中的结构，包括开孔的脆性材料，还包括依次设置在脆性材料的开孔两侧的底胶层、面胶层、开孔与所述脆性材料上的开孔的形状和尺寸相同的共形补片和第二面胶层。通过底胶层和面胶层对共形补片进行粘贴，让共形补片可以分担带孔部位的承受载荷，降低开孔部位应力集中，提高开孔脆性材料的整体承载能力。

优选地，所述共形补片由碳纤维布涂刷面胶后置于PTFE板中间，再放入真空袋抽真空固化后经裁剪和开孔得到，并且开孔与所述脆性材料上的开孔的形状和尺寸相同。

优选地，所述PTFE板的厚度大于2mm。

优选地，所述底胶层由底胶树脂和固化剂按比例搅拌均匀后涂刷在粘贴区域，再在表面覆盖PTFE膜后放入真空袋抽真空固化形成底胶层。

优选地，所述面胶层由面胶树脂和固化剂按比例搅拌均匀后涂刷并使其完全覆盖底胶层，再在表面覆盖PTFE膜后放入真空袋抽真空固化形成面胶层。

优选地，所述抽真空的真空度大于-75kPa。

优选地，所述碳纤维布的抗拉强度≥2000MPa、弹性模量≥150GPa，伸长率≥1％。

优选地，所述面胶树脂的正拉粘接强度≥2.5MPa，抗拉强度≥30MPa，抗压强度≥70MPa，剪切强度≥10MPa，抗弯强度≥40MPa。

优选地，所述底胶树脂应满足正拉粘结强度≥2.5MPa。

优选地，所述共形补片为方形或圆形，其边长或直径大于开孔孔径的2.5倍。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本实用新型通过胶层粘共形补片，让补片分担带孔部位的载荷，降低开孔部位的应力集中，提高开孔脆性材料的整体承载能力。

(2)本实用新中的型共形补片的开孔尺寸和形状与脆性材料上的开孔相同，能让共形补片与脆性材料之间具有更好的受力共性，提高承载能力。

附图说明

图1是本实用新型实施例中材料开孔修复的整体示意图；

图2是本实用新型的及修复后的结构侧面结构；

图3是本实用新型实施例与对比例中两种试样的三点弯曲载荷-时间曲线；

图4是本实用新型实施例与对比例中两种试样孔边应变随孔距的变化曲线；

附图中标记：1-脆性材料；2-共形补片；3-面胶层；4-底胶层；5-第二面胶层。