[实用新型]一种低应力复合材料预埋金属件结构

说明书

本实用新型涉及一种低应力复合材料预埋金属件结构，包括金属预埋件、包覆在金属预埋件周围的复合材料层，在金属预埋件与复合材料层接触的每个连接面上均加工有凹槽，所述凹槽内铺设过渡层，所述过渡层设置在金属预埋件与复合材料层之间，过渡层从下至上依次为第一胶膜层、短切纤维层、第二胶膜层。该结构通过在金属件与复合材料界面间设计过渡层，过渡层采用胶膜与短切纤维，金属件表面设计凹槽控制过渡层厚度，利用过渡层在复材成型固化后降温过程的变形协调，消除金属件与复合材料热胀系数不匹配，固化后产生内应力的问题，解决具有预埋金属件的复合材料制品内应力过大产生形变及界面间隙的问题，提高复合材料制件尺寸稳定性。

技术领域

本实用新型属于复合材料结构设计领域，涉及到具有预埋金属件的复合材料产品设计，特别是一种低应力复合材料预埋金属件结构。

背景技术

复合材料产品大多利用金属件作为加工、装配接口。此类复合材料产品设计过程中，为保证产品结构紧凑，提高承载能力，减少装配连接件，金属件常设计成为预埋在复合材料内部结构，此种结构金属件完全被复合材料包裹。然而，由于复合材料成型固化在较高温度下进行，金属件热膨胀系数高于复合材料，固化完成降到室温后金属件形变量大于复合材料，在复合材料与金属件界面存在应力，如果达到极限应力，金属件与复合材料会产生微观间隙或造成金属件变形，影响二次加工精度与制品长期使用尺寸、形位公差的稳定性。

为解决金属件与复合材料之间的应力问题，通常会在复合材料产品加工过程中在金属件表面铺覆胶膜，但此种方式胶膜作为工艺层，在复材成型过程受压力较大，固化后流失较多，厚度不易控制，解决效果不稳定。

实用新型内容

鉴于上述问题，本实用新型的目的在于提供一种低应力复合材料预埋金属件结构，该结构通过在金属件与复合材料界面间设计过渡层，过渡层采用胶膜与短切纤维，金属件表面设计凹槽控制过渡层厚度，利用过渡层在复材成型固化后降温过程的变形协调，消除金属件与复合材料热胀系数不匹配，固化后产生内应力的问题，解决具有预埋金属件的复合材料制品内应力过大产生形变及界面间隙的问题，提高复合材料制件尺寸稳定性。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种低应力复合材料预埋金属件结构，包括金属预埋件、包覆在金属预埋件周围的复合材料层，所做的改进在于，在金属预埋件与复合材料层接触的每个连接面上均加工有凹槽，所述凹槽内铺设过渡层，所述过渡层设置在金属预埋件与复合材料层之间，过渡层从下至上依次为第一胶膜层、短切纤维层、第二胶膜层。

作为本实用新型的优选，所述金属预埋件包括内部为空心结构的六面体主体，六面体主体的六个连接面根据实际需要选择设置接口凸台或减重孔；所述金属预埋件材料为钛合金。

作为本实用新型的优选，所述凹槽的内部为连通的结构，凹槽在靠近连接面边缘的位置有一圈外挡边，凹槽在靠近连接面上的接口凸台或减重孔的位置有一圈内挡边，凹槽的深度为0.3mm。

作为本实用新型的优选，所述复合材料层为碳纤维增强树脂基复合材料层。

作为本实用新型的优选，所述第一胶膜层、第二胶膜层的厚度为0.35mm～0.4mm；所述短切纤维层采用玻璃纤维，玻璃纤维的长度为3～5mm，玻璃纤维均匀铺覆在第一胶膜层上，覆盖面积为50％。

作为本实用新型的进一步优选，所述第一胶膜层、第二胶膜层为LWF牌号胶膜，所述玻璃纤维的牌号为HT469LB-1200R。

本实用新型的有益效果如下：

(1)本实用新型通过在金属预埋件上设凹槽，凹槽内设过渡层，利用过渡层在复材成型固化后降温过程的变形，消除金属预埋件与复合材料热胀系数不匹配固化后产生的内应力，解决具有预埋金属件的复合材料制品内应力过大产生形变及界面间隙的问题，提高复合材料制件尺寸稳定性。