[发明专利]一种新型z-pin技术

说明书

本发明公开了一种新型z‑pin技术。所述新型z‑pin技术包括：新型z‑pin、新型z‑pin成型工艺、新型z‑pin的具体应用。新型z‑pin是通过在传统z‑pin的表面增加一些凹槽制成，新型z‑pin的制作采用模压成型工艺，新型z‑pin的具体应用主要包括新型z‑pin增强T型接头、新型z‑pin增强带有螺栓孔的层合板、新型z‑pin增强复合材料蒙皮加筋圆柱壳、新型z‑pin增强复合材料蒙皮加筋平板。

技术领域

本发明公开了一种新型z-pin技术，属于复合材料应用技术领域。

背景技术

层合复合材料的层间韧性较差，层合板之间的连接强度较低是其重要缺点之一，这造成层合板在一些情况发生分层破坏，例如，层合板在较低的能量冲击下，易发生层间分层破坏；层合板的孔洞周边受到螺栓挤压时，也易发生层间分层破坏。层合板之间的连接强度较低使得复合材料的连接成了复合材料应用的一个大问题，怎样去解决这个问题是复合材料应用的关键问题之一。

z-pin增强复合材料层合板的层间性能，主要是通过z-pin与基体间的摩擦和粘接来实现。z-pin桥联力的大小与z-pin圆柱表面面积密切相关，在一定范围内z-pin的表面积越大，z-pin与基体的摩擦面积和粘接面积就越大，则z-pin桥联力也越大。z-pin的表面面积与z-pin表面形状相关。众所周知，直纹钉比普通钉子有更大的表面积，其与物体有更大的接触面积，因此它与物体之间有更大的摩擦力和联接力。类似的道理，z-pin的表面加一些凹槽可以有效增大z-pin的表面积，以此增大z-pin桥联力。

发明内容

本发明提供了一种新型z-pin技术，主要目的在于增强复合材料层合板的层间性能。

为解决上述技术问题，本发明采用的一种技术方案是：一种新型z-pin技术，包括：新型z-pin、新型z-pin成型工艺、新型z-pin的具体应用。新型z-pin是通过在传统z-pin的表面增加一些凹槽制成，新型z-pin的制作采用模压成型工艺，新型z-pin的具体应用包括新型z-pin增强T型接头、新型z-pin增强带有螺栓孔的层合板、新型z-pin增强复合材料蒙皮加筋圆柱壳、新型z-pin增强复合材料蒙皮加筋平板。

进一步地，新型z-pin表面凹槽的形状用凹槽横截面边界曲线定义，新型z-pin包括圆弧凹槽z-pin、抛物线凹槽z-pin、正弦曲线凹槽z-pin。

进一步地，制作新型z-pin的模具为横截面中间开孔的四棱柱，其开孔横截面为正方形，孔的形状为新型z-pin的横截面形状，开孔四棱柱可对称均分为四等份。

本发明的有益效果是：新型z-pin的表面加一些凹槽可以有效增大新型z-pin与基体材料接触的表面积，以此增大新型z-pin桥联力，增强复合材料层合板的层间性能。改变新型z-pin的凹槽形状、凹槽分布密度、凹槽深度等参数，可改变新型z-pin的桥联力，因此应用新型z-pin技术的层合复合材料具有很好的层间强度可设计性。

附图说明

图1是三种不同截面形状的新型z-pin的立体示意图。

图2是新型z-pin的三种不同截面形状示意图。

图3是制作圆弧曲线凹槽z-pin的模具的立体示意图。

图4是新型z-pin与复合层合板材料成型后的立体示意图。

图5新型z-pin增强T型接头的立体示意图。

图6新型z-pin增强带有螺栓孔的层合板立体示意图。

图7新型z-pin增强复合材料蒙皮加筋圆柱壳立体示意图。

图8新型z-pin增强复合材料蒙皮加筋平板立体示意图。