[实用新型]一种应用补强环层的跑道式复合材料结构

说明书

本实用新型提出一种应用补强环层的跑道式复合材料结构，该复合材料结构包括若干补强环层和正常铺层，其中一层补强环层与两层正常铺层交替铺设，补强环层为中间上下边相互水平两侧为半圆的环状结构，两个半圆的内弧即为开孔，补强环层的长度L对开孔直径r的关系式为：L≥7r，补强环层的回转半径R对开孔直径r关系式为：R≥2r。解决了由于复合材料的横向拉伸强度和层间剪切强度较纵向拉伸强度低一个数量级，开口处很难满足设计要求的问题，本发明改变了开口承载靠横向拉伸强度和层间剪切强度的方式，在开口处通过异型补强环的方式将连续纤维布精准的布置在孔周围，最大程度发挥纤维的纵向拉伸强度，完美解决开口处力学薄弱问题。

技术领域

本实用新型涉及一种应用补强环层的跑道式复合材料结构，属于复合材料技术领域。

背景技术

随着先进材料性能不断提高，复合材料结构设计和制造工艺能力的提升，复合材料结构在航空航天领域的应用所占比例日益增加。由于复合材料自身各向异性的特点，各方向上性能差距巨大，只有充分利用纤维复合材料的方向上可设计性，才能最大程度发挥材料的性能。复合材料结构开口及补强是计算的难点之一，特别是大型结构件端部复合材料中的纤维已经被切断，但在此处往往是和下一部分连接的承力部位，需要通过开口用螺栓把两部分连接起来，在施加拉力载荷过程中，开口处由于不是连续纤维，承力只能靠横向拉伸强度和层间剪切强度来保证，由于复合材料的横向拉伸强度和层间剪切强度较纵向拉伸强度低一个数量级，开口处很难满足设计要求。

实用新型内容

本实用新型为了解决上述背景技术中提到的由于复合材料的横向拉伸强度和层间剪切强度较纵向拉伸强度低一个数量级，开口处很难满足设计要求的问题，提出一种应用补强环层的跑道式复合材料结构。

本实用新型提出一种应用补强环层的跑道式复合材料结构，包括若干补强环层和正常铺层，其中一层补强环层与两层正常铺层交替铺设，所述补强环层为中间上下边相互水平两侧为半圆的环状结构，两个半圆的内弧即为开孔，

所述补强环层的长度L对开孔直径r的关系式为：L≥7r，

所述补强环层的回转半径R对开孔直径r关系式为：R≥2r，

所述补强环层分布总厚度D对开孔深度d的关系式为：

本实用新型所述的应用补强环层的跑道式复合材料结构的有益效果为：

1、本实用新型所述的应用补强环层的跑道式复合材料结构，改变了开口承载靠横向拉伸强度和层间剪切强度的方式，在开口处通过异型补强环的方式将连续纤维布精准的布置在孔周围，机加工时不被切断，最大程度发挥纤维的纵向拉伸强度，避开复合材料的弱点，能够完美解决开口处力学薄弱问题。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

在附图中：

图1为现有技术的常规复合材料结构铺层方式和复合材料受力状态示意图，其中水平的箭头均表示受力方向；

图2为现有技术的常规复合材料结构铺层方式的截面示意图；

图3为本实用新型所述的应用补强环层的跑道式复合材料的铺层方式和复合材料受力状态示意图，其中水平箭头表示受力方向，L表示补强环层的长度，r表示补强环层的开孔直径，R表示补强环层的回转半径；

图4为本实用新型所述的应用补强环层的跑道式复合材料结构的铺层方式的截面示意图，其中D表示复合材料的总厚度，d表示补强环层的分布开孔深度；

图5为本实用新型所述的环形补强层的结构示意图；

其中，1-螺栓或开孔位置，2-螺栓，3-正常铺层，4-环形补强层。

具体实施方式