Соединение конструкций из слоистых анизотропных материалов

 

(19)RU(11)532209(13)C(51)  МПК ⁶    _{B64C3/26, F16B5/04}Статус: по данным на 07.12.2012 - прекратил действиеПошлина:

(54) СОЕДИНЕНИЕ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ СЛОИСТЫХ АНИЗОТРОПНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение может быть использовано при проектировании конструкций из слоистых анизотропных (с.а.) материалов на полимерной матрице, армированной волокнами бора, углеродными волокнами и другими элементами, обладающими при сравнительно высокой прочности на растяжение и сжатие низкой прочностью на сдвиг. Известно соединение элементов конструкций из а.с. материалов, содержащее собственно соединяемые детали, края которых усилены в зоне шва прослойками из металлической ленты, и крепежные стандартные элементы болты или заклепки. Однако известное соединение обладает следующими недостатками: невозможностью применения серийного листового материала для изготовления деталей, сложной технологией производства, повышенным весом соединения, сложностью контроля качества склейки с.а. материала с металлической лентой, наличием значительных температурных напряжений в зоне стыка при тепловой обработке с. а. материала и др. Целью изобретения является обеспечение равнопрочности соединения с основным материалом конструкции, изготовленной из с.а. материала на полимерной матрице, обладающего низкой прочностью на сдвиг. Это достигается тем, что в предлагаемом соединении крепежная деталь выполнена в виде игольчатой многорядной гребенки, например пятирядной, в которой продольные ряды расположены под углом 8-15^о к направлению действия силы, при этом смещение игл друг относительно друга в соседних рядах равно 0,1-0,5 диаметра иглы, отношение которого к толщине пакета составляет 0,1-0,2, а отношение суммарной площадки среза к площади разрыва листа равно 20-25. На фиг. 1 изображено описываемое соединение элементов; на фиг. 2 разрез по А-А на фиг. 1. Соединение состоит их скрепляемых деталей 1 и 2, многорядной игольчатой гребенки 3, содержащей накладку 4, полые на конце стальные иглы 5 и шайбы 6. В соединении иглы 5 от ряда к ряду в направлении, перпендикулярном действию внешней нагрузки, смещены так, что плоскости среза с. а. материалов в зоне каждой иглы не совпадают друг с другом, т.е. F_i не совпадало с F_i+1. Для этого продольные ряды гребенки 3 расположены под углом к направлению действия внешней силы, которой составляет 8-15^о, а отношение величины смещения С составляет 0,1-0,5 диаметра иглы. Обязательным условием должно быть выполнение требуемого соотношения суммарной площади среза к площади разрыва листа материала, которое составляет 20-25. Отношение диаметра игл d к толщине пакета δ соединяемых элементов 1 и 2 составляет 0,1-0,2, что обеспечивает равномерность передачи усилий и оптимальную весовую отдачу. При действии на соединение сил Р передача усилий от одной детали к другой происходит за счет игл 5, работающих на срез. Оптимальное количество игл равнопрочном соединении определяется из условия их прочности на срез. Для обеспечения равнопрочности соединения на разрыв целесообразно уменьшать ослабление элементов, вызываемое изготовлением отверстий под иглы гребенок в крайних, наиболее нагруженных рядах. Поэтому в рассматриваемой конструкции соединения игл в крайних рядах по направлению действия силы устанавливаются так, что отношение их шага t₁ к шагу t размещения игл в средних рядах равнялось двум. При отношениях 0,1-0,2 20-25 2 и γ=8-15° обеспечивается создание равнопрочного соединения конструкций из слоистых анизотропных материалов. Экспериментальные исследования показали, что разрушающее усилие соединения составляет 90-95% от разрушающего усилия основного материала и в два раза выше разрушающего усилия соединений, выполненных по существующей технологии с применением стандартных болтов и заклепок.

Формула изобретения

СОЕДИНЕНИЕ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ СЛОИСТЫХ АНИЗОТРОПНЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащее собственно соединяемые элементы и крепежную деталь, отличающееся тем, что, с целью обеспечения равнопрочности соединения с основным материалом конструкции, крепежная деталь выполнена в виде игольчатой многорядной гребенки, например пятирядной, в которой продольные ряды расположены под углом 8 15^o к направлению действия силы, при этом смещение игл относительно друга в соседних рядах равно 0,1 0,5 диаметра иглы, отношение которого к толщине пакета составляет 0,1 0,2, а отношение суммарной площади среза к площади разрыва листа равно 20 25.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2