[发明专利]金属构件与复合材料构件的接合构造

说明书

技术领域

此发明涉及金属构件与复合材料构件的接合构造，更详细地说，此发明涉及具有金属构件与复合材料构件的接合部的金属构件与复合材料构件的接合构造。

背景技术

一般而言，在金属构件与复合材料构件的接合部，其特性，例如热膨胀系数、刚性非连续地变化，所以发生应力集中，容易发生剥离。因此，金属构件与复合材料构件的剥离及其进展牵涉到包含金属构件与复合材料构件的接合部的构造体的破坏。

例如，复合材料罐相比于金属制的罐质量轻，在航空航天领域、汽车等方面，人们期待着将复合材料罐作为现有的金属制的罐的替代品。在现有技术中，与配管等进行连接的连接部上需要金属制的口部连接件，用复合材料制造整个罐是不可能的，势必存在金属构件与复合材料构件的接合部。如上所述，由于一般而言在金属构件与复合材料构件的接合部，其特性，例如热膨胀系数、刚性非连续地变化，所以发生应力集中，容易发生剥离。由于罐整体的强度是靠复合材料维持的，所以金属构件与复合材料构件的剥离及其进展牵涉到罐的破坏。

特别是在航空航天领域，在作为极低温推进剂(液氢、液氧等)的罐使用的情况下，由于在极低的温度下粘合剂的韧性会大幅度降低，所以极易引起剥离的发生、进展。为了防止此剥离，针对罐开口部的周围部分为金属制的内壳和复合材料制的外壳，有方案提出了在开口部的周围部分设置把内壳和外壳 相互约束起来的固定部件的技术(专利文献1)。

另一方面，在常温下使用的储气器具和汽车用的燃料罐，由于在常温下粘合剂的韧性比较高，所以在现有水平的大小、压力下剥离还不成问题。然而，由于左右着剥离的指标(能量释放率)与通常设计中所使用的指标(强度)不同，其与压力的2次方成正比增加(强度指标是压力的1次方)，与尺寸的1次方成正比增加(强度指标与尺寸无关)，所以可以预料，将来当罐实现了高压化、大型化时，金属构件与复合材料构件间的剥离同样会成为问题。

此外，具有金属构件与复合材料构件的接合部的金属构件与复合材料构件的接合构造还被应用于人造卫星骨架体中复合材料制的推力管(Thrust Tube)与上表面板或/和下表面板接合用的金属制支架同该复合材料制的推力管的接合构造，以及火箭中构成尾翼的复合材料制的蒙皮板与火箭主体接合用的且接合于火箭主体的安装用金属零件同该复合材料制的蒙皮板的接合构造中，与上述情况同样，在这些接合构造中，金属构件与复合材料构件间的剥离成为问题。

专利文献1：日本特开2006-10036号公报

发明内容

于是，本发明的目的是在具有金属构件与复合材料构件的接合部的金属构件与复合材料构件的接合构造中防止金属构件与复合材料构件的粘接发生剥离，例如，防止极低温流体的复合材料罐、高压化、大型化的复合材料罐等中配管部周边的金属构件与复合材料构件的粘接发生剥离，防止人造卫星骨架体中复合材料制的推力管与上表面板及下表面板接合用的金属制 支架同该复合材料制的推力管的粘接发生剥离，防止火箭中构成尾翼的复合材料制的蒙皮板与火箭主体接合用且接合于火箭主体的安装用金属零件同该复合材料制的蒙皮板的粘接发生剥离。

本发明的第1实施方式提供一种金属构件与复合材料构件的接合构造，该金属构件与复合材料构件的接合构造具有复合材料构件和通过粘接面与所述复合材料构件粘接在一起的金属构件，所述金属构件具有沿所述粘接面延伸的缝隙，从而在所述金属构件上在该缝隙与所述粘接面之间形成薄壁部。

这里，在本说明书中，“沿粘接面延伸”不仅包括与粘接面平行地延伸的实施方式，还包括不与粘接面平行地延伸的实施方式，即：相对于粘接面成规定的角度而延伸的实施方式。

优选，所述缝隙中填充有柔软的填充剂。

优选，所述缝隙的底部施有倒圆角加工。

优选，所述缝隙的底部具有半圆形的横断面形状。

优选，所述缝隙被设置为不与所述粘接面平行的状态。

优选，所述缝隙被设置为连接于从所述金属构件的包含所述粘接面的面形成为规定的长度的槽的状态。

优选，所述缝隙沿所述粘接面在该缝隙的长度方向的一部分设置1个或多个。

优选，所述缝隙的侧端面施有倒圆角加工。

优选，所述缝隙的宽度沿该缝隙的长度方向连续性地变化。

优选，通过利用所述缝隙形成所述薄壁部，所述金属构件的靠所述粘接面侧的部分的刚性降低。

优选，所述复合材料构件为构成人造卫星骨架体的推力管，所述金属构件为用于接合所述推力管与构成人造卫星骨架体的上表面板或下表面板的支架。