[发明专利]一种复合材料界面连接结构及方法

说明书

本发明提供了一种复合材料界面连接结构及方法，涉及飞机机体结构设计技术领域，采用点传力和面传力两种传力方式进行连接，能够大大降低对传统点传力连接中螺栓强度的要求，能够提高结构的刚度，有效改善滑移问题；该方法在待连接构件的啮合层设置剪切键，通过剪切键进行连接，同时通过螺栓或钉对所述待连接构件进行紧固连接，使传力途径成为面传力途径和点传力途径相结合的方式；所述剪切键与所述待连接构件之间还设有底膜，以增强键剪切键的胶结性能或者提供电化学腐蚀绝缘层；两个待连接构件上的剪切键交替设置；一个所述待连接构件上的底膜与另一个所述待连接构件上的剪切键连接。本发明提供的技术方案适用于复合材料结构的连接设计。

技术领域

本发明涉及飞机机体结构设计技术领域，尤其涉及一种复合材料界面连接结构及方法。

背景技术

目前在复合材料飞机结构设计中，应用传统的螺栓连接设计思想，很多情况下结构的安全裕度都是由部件之间或构件之间连接处螺栓孔或钉孔边挤压应力控制的。因此，为了提高设计裕度通常需要增加复合材料结构在连接处的厚度，或者螺栓或钉的直径，或者紧固件的数目等等。显然这样的方法在一定程度上会增加结构的重量。再者，应用传统的螺栓连接设计思想，常常在一些关键连接区域如翼根等，为了满足强度要求需要采用高性能螺栓，毫无疑问，这对提高结构设计的经济性带来不利。还有，在传统的螺栓连接设计中，由于螺栓与孔壁之间的间隙以及受载时两者之间挤压所可能引起的变形，连接件之间可能会产生微小滑移，这将直接影响结构的整体刚度，如机翼的整体刚度等。

现有技术中也有多种用于界面连接的方案。比如：专利200810064671.9公开一种金属材料和非金属复合材料的连接方法。该文件所采用的方法是通过在金属材料与非金属材料连界面之间增加一个金属粉末层然后在高温下利用AgCu熔接在一起，以提高金属与非金属界面粘结强度。但其需要高温熔接操作且不可拆卸。专利202021424249.2公开一种圆形金属件与纤维增强复合材料的连接结。通过在金属板的连接面上首先设置多个凹槽，然后用插入复材件中的伞状纤维束填充这些凹槽，最后再通过树脂灌注固化成型。一方面开设凹槽对连接件强度有影响，另一方面其伞状纤维束与凹槽以及纤维布的连接以及浇筑成型的操作复杂。专利201710195926.4公开一种机翼壁板对接结构，将两块机翼壁板直接对接，在对接处的上下两侧分别设置连接带板，连接带板与机翼壁板的表面啮合连接。这种连接方式需要对待连接件，即机翼壁板，进行处理，使之能够与连接带板实现啮合，对待连接件的形改比较大，使用场景受限。

因此，有必要研究一种复合材料界面连接结构及方法来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种复合材料界面连接结构及方法，采用点传力和面传力两种传力方式进行连接，能够大大降低对传统点传力连接中螺栓强度的要求，能够提高结构的强度和刚度，有效改善滑移问题。

一方面，本发明提供一种复合材料界面连接结构，所述结构包括待连接的第一构件和第二构件；其特征在于，所述第一构件的表面设有第一啮合层，所述第二构件的表面设有第二啮合层；所述第一啮合层包括第一剪切键，所述第二啮合层包括第二剪切键；所述第一啮合层和所述第二啮合层通过所述第一剪切键和所述第二剪切键啮合连接；

所述第一构件和所述第二构件之间采用螺栓或钉紧固连接。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述第一啮合层还包括第一底膜，所述第一构件、所述第一底膜和所述第一剪切键依次胶结连接；

所述第二啮合层还包括第二底膜，所述第二构件、所述第二底膜和所述第二剪切键依次胶结连接。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述第一剪切键和所述第二剪切键的形状均为条带形、弧形和圆形中的任意一种或多种。