一种复合材料重载基座与复合材料耐压壳体的连接结构及连接方法与流程

1.本发明涉及连接件技术领域，尤其是涉及一种复合材料重载基座与复合材料耐压壳体的连接结构及连接方法。


背景技术：

2.随着船舶制造对船体结构轻量化、减振及降噪等高要求，耐压壳体、重载基座的用材也由传统的金属材料逐渐向复合材料转变。重载基座作为设备平台的主要支撑结构，其连接设计需要满足较为严格的强度和刚度要求。目前，复合材料之间的连接方式主要包括机械连接与胶接。机械连接不可避免地需要在层合板上开孔，不仅降低了层合板的力学性能，还会引起应力集中。相较之下，胶接有阻止裂纹扩展作用，抗疲劳和减振性能也更好，但其剥离强度较低，难以传递大的载荷。因此，上述现有技术均难以满足复合材料重载基座与复合材料耐压壳体之间安全、无损的连接需求，而这也是复合材料连接技术领域内亟需解决的关键技术问题。


技术实现要素：

3.针对现有技术中存在的技术问题，本技术提供种一种复合材料重载基座与复合材料耐压壳体的连接结构，从而使复合材料重载基座与复合材料耐压壳体之间的连接安全、无损、且其剥离强度高。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
5.一种复合材料重载基座与复合材料耐压壳体的连接结构，在耐压壳体与重载基座之间设置有肋骨，所述重载基座包含背板、支撑面板一和支撑面板二，所述背板的弧度与所述耐压壳体的弧度相等，所述背板、支面板一和支撑面板二相互连接构成三角形，所述支撑面板一用以支撑设备平台；
6.所述肋骨包含有上翼板、下翼板和中间板，所述中间板与所述上翼板的内表面、所述下翼板的外表面连接形成工字形，所述上翼板和下翼板的弧度与所述耐压壳体的弧度相等，所述上翼板的外表面与所述耐压壳体的内表面胶贴合，所述下翼板的内表面与所述背板的外表面胶贴合；
7.具有卡槽的夹具可通过调整卡槽的间距以对所述下翼板和所述背板提供预紧力，卡槽的上下表面分别与所述下翼板和所述背板的表面贴合，在所述夹具外表面与所述上翼板(的内表面之间设置有呈工字形的支撑块，所述支撑块的上板与所述上翼板的内表面胶贴合、下板与所述所述夹具的外表面贴合。
8.在一种实施方案中，所述夹具为螺纹夹且开设有螺纹孔，螺纹孔内配有螺栓。
9.在一种实施方案中，所述下翼板的宽度与所述背板的宽度相等，所述上翼板的宽度大于所述下翼板的宽度；所述上板和下板的尺寸相等，且不小于所述夹具的底面尺寸。
10.在一种实施方案中，所述支撑块和夹具有多个，且夹具均匀间隔设置在所述背板
上。
11.在一种实施方案中，所述肋骨和支撑块材料为碳纤维增强复合材料，所述夹具和螺栓(的材料为金属材料。
12.本发明还提供一种用于复合材料重载基座与复合材料耐压壳体的连接方法，采用上述复合材料重载基座与复合材料耐压壳体的连接结构，其包括以下步骤：
13.s1、对待胶接表面进行打磨清理进行表面清洁；
14.s2、确定固定区域，并调整支撑面板一，直至与水平面平行；
15.s3、对待胶接表面涂覆胶粘剂，并胶接固化；
16.s4、安装夹具，通过调整卡槽的间距以提供预紧接触力；
17.在一种实施方案中，s1中先采用砂纸对待胶接面打磨，再用非卤代有机清洗剂除去待胶接面的油脂。
18.在一种实施方案中，s3中所述胶粘剂为环氧胶粘剂。
19.在一种实施方案中，s3中胶接固化为中温二次胶接工艺。
20.在一种实施方案中，还包括s5、重复s1-s4，在耐压壳体径向左右两侧沿长度方向安装多个重载基座，并在重载基座上放置设备平台。
21.与现有技术相比，本技术中的有益效果为：
22.本技术公开了一种复合材料重载基座与复合材料耐压壳体的连接结构及连接方法，在耐压壳体与重载基座之间设置有工字形肋骨，耐压壳体、肋骨和重载基座的连接均采用了胶接方式，在提升连接效率的同时，满足了无损的连接需求；通过设置夹具，将重载基座与肋骨夹紧，提高了连接节点的抗剥离能力，实现了连接增强，使重载基座具备承担较大载荷的能力；工字形肋骨除增加耐压壳体的结构强度外，还起到重载基座的限位与安装功能，连接结构更为紧凑；在夹具与肋骨之间设置了工字形支撑块，支撑块能够分担肋骨翼板受到的压载，实现分散载荷优化受力的目的。
附图说明
23.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
24.图1为本发明实施例复合材料重载基座与耐压壳体的装配示意图；
25.图2为本发明实施例复合材料肋骨的结构示意图；
26.图3为本发明实施例复实施例合材料重载基座的结构示意图；
27.图4为本发明实施例复合材料支撑块的结构示意图；
28.图5为本发明实施例夹具的结构示意图；
29.图6为本发明实施例复合材料重载基座与设备平台的装配示意图。
30.附图标记：1、耐压壳体；2、肋骨；21、上翼板；22、下翼板；23、中间板；3、重载基座；31、背板；32、支撑面板一；33、支撑面板二；4、支撑块；41、上板；42、下板；5、夹具；51、卡槽；52、螺栓；6、设备平台。
具体实施方式
31.以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
32.请参阅图1至图6。须知，说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“前”、“后”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
33.本发明实施例提供一种复合材料重载基座与复合材料耐压壳体的连接结构，如图1所示，在耐压壳体1与重载基座3之间设置有肋骨2。
34.如图3所示，重载基座3包含背板31、支撑面板一32和支撑面板二33，背板31的弧度与耐压壳体1的弧度相等，背板31、支面板一32和支撑面板二33相互连接构成三角形，支撑面板一32可支撑设备平台6。
35.如图1、2所示，肋骨2包含有上翼板21、下翼板22和中间板23，中间板23与上翼板21的内表面、下翼板22的外表面连接形成工字形，上翼板21和下翼板22的弧度与耐压壳体1的弧度相等，上翼板21的外表面与耐压壳体1的内表面胶贴合，下翼板22的内表面与背板31的外表面胶贴合。为了增强肋骨2的结构强度，下翼板22的宽度与背板31的宽度相等，上翼板21的宽度大于下翼板22的宽度，在一种实施方案中，上翼板21的宽度是下翼板22的宽度的两倍。
36.如图1、5、6所示，具有卡槽51的夹具5可通过调整卡槽51的间距以对下翼板22和背板31提供预紧力，卡槽51的上下表面分别与下翼板22和背板31的表面贴合。在一种实施方案中，夹具5为螺纹夹且开设有螺纹孔，螺纹孔内配有螺栓52，可通过调整螺栓12的松紧程度，以对下翼板22和背板31提供预紧接触力。
37.如图1、4、6所示，在夹具5底面与上翼板21的内表面之间设置有呈工字形的支撑块4，支撑块4的上板42与上翼板21的内表面胶贴合、下板42与夹具5的底面贴合，支撑块4能够分担肋骨翼板受到的压载，实现分散载荷优化受力。上板42和下板42的尺寸相等，且不小于夹具5的底面尺寸，在一种实施方案中，上板42、下板42和夹具5底面尺寸相等，以提高支撑块的承压力。支撑块4和夹具5有多个，且夹具5均匀间隔设置在背板31上，优选地，在背板31上均匀间隔布置四个夹具5，其中两个在三角形区域内，且在三角形区域内的夹具5对应设置有支撑块。
38.在一种实施方案中，为了使连接结构更加轻量化，耐压壳体1、肋骨2、重载基座3和支撑块4为碳纤维增强复合材料，夹具5、螺栓由钛合金制成。
39.如图6所示，采用卡尺等确定连接固定区域，在耐压壳体1内表面、上翼板21的外表面、下翼板22的内表面、背板31的外表面、上翼板21的内表面及上板41的外表面的连接部位涂覆环氧胶粘剂实现胶接，通过水平仪反复调整使支面板一32与水平面平行，在耐压壳体1
径向左右两侧沿长度方向均匀间隔设置安装多个重载基座3，并在重载基座3的支面板一32上放置设备平台6。
40.上述复合材料重载基座与复合材料耐压壳体的连接结构的连接方法，其包括以下步骤：
41.s1、对待胶接表面进行打磨清理进行表面清洁：采用250目砂纸对耐压壳体1、肋骨2、重载基座3、支撑块4的待胶接表面进行打磨清理，再用非卤代有机清洗剂除去待胶接面的油脂。
42.s2、确定固定区域，并调整支撑面板一32，直至与水平面平行：采用卡尺等确定连接固定区域后，通过水平仪反复调整使重载基座3的支面板一32与水平面平行。
43.s3、对胶接表面涂覆胶粘剂，并胶接固化：对耐压壳体1与上翼板21、下翼板22与背板31、上板41与上翼板21、下板42与夹具5底面的胶接表面粘贴0.16mm厚度的环氧树脂胶膜，采用工装夹具固定，并确保胶接面紧密贴合，再采取中温二次胶接工艺进行胶接固化，在在一种实施方案中，将待胶接件放入恒温箱，先使用80度进行恒温固化1小时，之后使用120度固化2小时，最后置于常温下进行冷却降温，待静置至少48小时后方可去除工装夹具。
44.s4、安装夹具5，通过调整卡槽51的间距以对所述下翼板22和背板31提供预紧力：将夹具5的上下表面分别与下翼板22和背板31的外表面贴合，将支撑块的下板42与夹具5的底面贴合，通过调整卡槽的距离，提供大小为100000n的预紧接触力。
45.s5、重复s1-s4，在耐压壳体1径向左右两侧沿长度方向安装多个重载基座3，并在重载基座3上放置设备平台6。
46.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种复合材料重载基座与复合材料耐压壳体的连接结构，在耐压壳体(1)与重载基座(3)之间设置有肋骨(2)，其特征在于：所述重载基座(3)包含背板(31)、支撑面板一(32)和支撑面板二(33)，所述背板(31)的弧度与所述耐压壳体(1)的弧度相等，所述背板(31)、支面板一(32)和支撑面板二(33)相互连接构成三角形，所述支撑面板一(32)用以支撑设备平台；所述肋骨(2)包含有上翼板(21)、下翼板(22)和中间板(23)，所述中间板(23)与所述上翼板(21)的内表面、所述下翼板(22)的外表面连接形成工字形，所述上翼板(21)和下翼板(22)的弧度与所述耐压壳体(1)的弧度相等，所述上翼板(21)的外表面与所述耐压壳体(1)的内表面胶贴合，所述下翼板(22)的内表面与所述背板(31)的外表面胶贴合；具有卡槽(51)的夹具(5)可通过调整卡槽(51)的间距以对所述下翼板(22)和所述背板(31)提供预紧力，卡槽(51)的上下表面分别与所述下翼板(22)和所述背板(31)的表面贴合，在所述夹具(5)外表面与所述上翼板(21)的内表面之间设置有呈工字形的支撑块(4)，所述支撑块(4)的上板(42)与所述上翼板(21)的内表面胶贴合、下板(42)与所述所述夹具(5)的外表面贴合。2.根据权利要求1所述复合材料重载基座与复合材料耐压壳体的连接结构，其特征在于，所述夹具(5)为螺纹夹且开设有螺纹孔，螺纹孔内配有螺栓(52)。3.根据权利要求1所述复合材料重载基座与复合材料耐压壳体的连接结构，其特征在于，所述下翼板(22)的宽度与所述背板(31)的宽度相等，所述上翼板(21)的宽度大于所述下翼板(22)的宽度；所述上板(42)和下板(42)的尺寸相等，且不小于所述夹具(5)的底面尺寸。4.根据权利要求1所述复合材料重载基座与复合材料耐压壳体的连接结构，其特征在于，所述支撑块(4)和夹具(5)有多个，且夹具(5)均匀间隔设置在所述背板(31)上。5.根据权利要求2所述复合材料重载基座与复合材料耐压壳体的连接结构，其特征在于，所述肋骨(2)和支撑块(4)材料为碳纤维增强复合材料，所述夹具(5)和螺栓(52)的材料为金属材料。6.一种用于复合材料重载基座与复合材料耐压壳体的连接方法，采用如权利要求1-5任一项所述复合材料重载基座与复合材料耐压壳体的连接结构，其特征在于，其包括以下步骤：s1、对待胶接表面进行打磨清理进行表面清洁；s2、确定固定区域，并调整支撑面板一(32)，直至与水平面平行；s3、对待胶接表面涂覆胶粘剂，并胶接固化；s4、安装夹具(5)，通过调整卡槽(51)的间距以提供预紧接触力。7.根据权利要求6所述的一种用于复合材料重载基座与复合材料耐压壳体的连接方法，其特征在于：s1中先采用砂纸对待胶接面打磨，再用非卤代有机清洗剂除去待胶接面的油脂。8.根据权利要求6所述的一种用于复合材料重载基座与复合材料耐压壳体的连接方法，其特征在于：s3中所述胶粘剂为环氧胶粘剂。9.根据权利要求6所述的一种用于复合材料重载基座与复合材料耐压壳体的连接方法，其特征在于：s3中胶接固化为中温二次胶接工艺。
10.根据权利要求6所述的一种用于复合材料重载基座与复合材料耐压壳体的连接方法，其特征在于：还包括s5、重复s1-s4，在耐压壳体(1)径向左右两侧沿长度方向安装多个重载基座(3)，并在重载基座(3)上放置设备平台(6)。

技术总结
本申请公开了一种复合材料重载基座与复合材料耐压壳体的连接结构及连接方法，在耐压壳体与重载基座之间设置有工字形肋骨，耐压壳体、肋骨和重载基座的连接均采用了胶接方式，在提升连接效率的同时，满足了无损的连接需求；通过设置夹具，将重载基座与肋骨夹紧，提高了连接节点的抗剥离能力，实现了连接增强，使重载基座具备承担较大载荷的能力；工字形肋骨除增加耐压壳体的结构强度外，还起到重载基座的限位与安装功能，连接结构更为紧凑；在夹具与肋骨之间设置了工字形支撑块，支撑块能够分担肋骨翼板受到的压载，实现分散载荷优化受力的目的。的目的。的目的。


技术研发人员：江南 徐子龙 毛立夫 朱婧婧 郭雨
受保护的技术使用者：江南造船（集团）有限责任公司
技术研发日：2023.03.01
技术公布日：2023/5/4