B的固化要求，在室温下固化胶粘剂，固化时间为3天，使细棒与其周围的复合材料粘接在一起。
[0025]采用本增强方法，对复合材料层合板面内性能影响较小，并且可提高损伤区的层间强度和韧性，增加或恢复受损复合材料层合板的承载能力。
[0026]
实施例2
复合材料内部较大的分层或纤维断裂损伤可采用贴补方法进行修复(其中复合材料层合板的厚度为2毫米，补片的厚度为I毫米)，如图3和4所示。图3所示方法为直接在损伤区外表面贴补复合材料补片。图4所示方法为把损伤区材料挖除后，在外表面贴补复合材料补片。应用所提出方法，对以上两种贴补修理结构进行增强的步骤如下:
(1)确定增强位置为贴补补片修理部位；
(2)根据外搭补片(32或42)形状、尺寸及其对复合材料层合板(31或41)损伤修补方案，确定使用浸渍高温固化胶粘剂J-116的碳纤维棒，直径为0.5毫米，长度为3毫米(补片倒角区所使用的细棒长度，以复合材料层合板与细棒植入处补片的厚度之和确定)，排布情况如图3或4所示；
(3)根据增强工艺参数，在补片(32或42)及周围区域应用微型金刚石钻头加工若干小孔，小孔贯穿补片以及与补片重叠的复合材料层合板，并且直径比细棒大0.6毫米；
(4)把浸有胶粘剂的细棒(34或44)嵌入所加工的小孔内部；
(5)根据所使用高温固化胶粘剂J-116的固化要求，使用加热毯对细棒分布区域进行加热，并保持加热区温度为180 ±5 °C，时间为3个小时，以固化胶粘剂，使细棒与其周围的复合材料粘接在一起。
[0027]采用本增强方法，对复合材料层合板面内性能影响较小，细棒连同补片与被修理层合板之间的胶层(33或43) —起传递补片与层合板之间的载荷，从而提高复合材料层合板的贴补修理效果，增加修理后复合材料层合板的承载能力。
[0028]
实施例3
应用所提出方法，对厚度为4毫米的复合材料挖补修理结构进行增强，如图5所示，增强步骤如下:
(I)确定增强位置为嵌入补片部位；
(2 )根据外搭补片(52 )形状、尺寸及其对复合材料层合板(51)损伤修补方案，确定使用浸渍高温固化胶粘剂J-116的碳纤维棒，直径为1.5毫米，长度为4毫米，排布情况如图5所示；
(3)根据增强工艺参数，在补片(52)区域应用TruMicro 5050激光器加工若干直径为1.8毫米的小孔，小孔贯穿补片以及与补片重叠的复合材料层合板； (4)把浸有胶粘剂的细棒(54)嵌入所加工的小孔内部；
(5)根据所使用高温固化胶粘剂J-116的固化要求，使用加热毯对细棒分布区域进行加热，并保持加热区温度为180 ±5 °C，时间为3个小时，以固化胶粘剂，使细棒与其周围的复合材料粘接在一起。
[0029]采用本增强方法，对复合材料层合板面内性能影响较小，细棒连同补片与被修理层合板之间的胶层(53)—起传递补片与层合板之间的载荷，从而提高复合材料层合板的贴补修理效果，增加修理后复合材料层合板的承载能力。
[0030]
实施例4
应用所提出方法，对厚度为2毫米的复合材料连接件(61或71)与厚度为2毫米的钛合金连接件(62或72)胶接结构进行增强，如图6或7所示，步骤如下:
(1)确定增强位置为复合材料胶接区；
(2)根据胶接结构及其受力特点，确定使用浸渍室温固化胶粘剂SY-23B的碳纤维棒，直径为1.5毫米，长度为4毫米，排布情况如图5所示；
(3)在胶接区应用TruMicro5050激光器加工若干直径为1.8毫米的小孔，小孔贯穿胶接区的复合材料连接件(61或71)和钛合金连接件(62或72)以及二者之间的胶层(63或73)；
(4)把浸有胶粘剂的细棒(64或74)嵌入所加工的小孔内部；
(5)根据所使用室温固化胶粘剂SY-23B的固化要求，在室温下固化胶粘剂，固化时间为3天，使细棒与其周围的材料粘接在一起。
[0031]采用本增强方法，对复合材料层合板面内性能影响较小，细棒连同补片与被修理层合板之间的胶层(63或73) —起传递连接件之间的载荷，从而提高复合材料与金属胶接结构的承载能力。
[0032]
实施例5
应用所提出方法，对厚度为2毫米的复合材料连接件(81或91)与厚度为2毫米的钛合金连接件(82或92)机械连接结构进行增强，如图8或9所示，步骤如下:
(1)确定增强位置为机械连接孔边，尤其是复合材料孔边受挤压一侧；
(2)根据机械连接结构及其受力特点，确定使用浸渍室温固化胶粘剂SY-23B的碳纤维棒，直径为1.2毫米，长度为4毫米，排布情况如图5所示；
(3)在紧固件孔边应用TruMicro5050激光器加工若干直径为1.4毫米的小孔，小孔贯穿胶接区的复合材料连接件(81或91)和钛合金连接件(82或92);
(4)把浸有胶粘剂的细棒(84或94)嵌入所加工的小孔内部；
(5)根据所使用室温固化胶粘剂SY-23B的固化要求，在室温下固化胶粘剂，固化时间为3天，使细棒与其周围的材料粘接在一起。
[0033]采用本增强方法，对复合材料层合板面内性能影响较小，提高复合材料孔边的抗挤压能力。而且，细棒贯穿连接区的复合材料和金属材料，与紧固件(83或93)—同传递连接件的载荷，提高复合材料机械连接结构的承载能力。
【主权项】
1.一种已固化复合材料及其修补结构和连接结构的增强方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)确定需要增强的部位； (2)制定增强所需使用细棒的直径、长度、材料和排布以及所需使用的胶粘剂； (3)在已固化复合材料层合板需要增强的部位及其周围制作若干小孔； (4)在小孔中嵌入浸有胶粘剂的细棒； (5)固化胶粘剂，使细棒与其周围材料粘接。2.根据权利要求1所述方法，其特征在于:所述复合材料为纤维增强复合材料层合板，并且既可为热固性复合材料，也可为热塑性复合材料。3.根据权利要求1所述方法，其特征在于:所述修补包括贴补和挖补，并且，贴补和挖补分别需用的外搭和嵌入补片的初始形态包括预浸料、无胶织物和预固化片三种。4.根据权利要求1所述方法，其特征在于:所述连接件材料可相同，也可不同；可均为复合材料，也可包括复合材料和金属材料。5.根据权利要求1所述方法，其特征在于:所述步骤一需要增强的部位包括:已固化复合材料层合板内部的损伤部位及其周围，复合材料补片修理部位，复合材料与复合材料/金属材料胶接结构的胶接区，以及复合材料与复合材料/金属材料机械连接结构的紧固件孔边。6.根据权利要求1所述方法，其特征在于:所述步骤二中细棒具有以下特征: a，细棒材料既可为是和金刚、铝合金和钛合金等金属材料，也可为尼龙、化纤、芳纶纤维、硼纤维、玻璃纤维、碳纤维等非金属材料； b，细棒直径为0.1-2毫米； C，细棒轴线可与层合板法向重合，也可也可呈一夹角； d，在同一应用中细棒的直径可相同或不同，可互相平行或呈不同的角度，可规则排列或不规则排布； e，细棒在增强部位的植入面积密度为1~5%。7.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤三中小孔的直径比欲安装细棒的直径大0.1-0.3毫米。8.根据权利要求1所述方法，其特征在于:所述步骤三小孔制作采用高能且生热较少的激光器或微型金刚石钻头。9.根据权利要求1所述方法，其特征在于:所述步骤五中胶粘剂的固化，根据所用胶粘剂的固化要求，在室温下或使用红外灯、吹风机、加热毯或微波加热等方法进行局部加热以固化胶粘剂。10.根据权利要求5所述增强部位，其特征在于:所述层合板损伤包括分层、脱胶、压陷、空隙、裂纹、划伤、冲击损伤和胶层退化等类型，这些损伤在厚度方向上有一处或多处，损伤类型相同或不同，不同损伤的范围相同或不同。
【专利摘要】本发明公开了一种已固化复合材料及其修补结构和连接结构的增强方法，属于复合材料增强方法。具体涉及在已固化复合材料层合板损伤部位、补片修补部位及其连接部位制作一定数量小孔；之后在小孔中嵌入浸有胶粘剂的细棒；最后固化胶粘剂，使细棒与周围材料粘结为一体。采用本发明所述的方法，所加工小孔直径较小，较少切断纤维，对复合材料层合板面内性能影响较低，并且细棒与周围材料的胶结可大大提高复合材料层合板的层间强度和韧性，有效解决现有技术无法对固化后的复合材料层合板特定部位和结构进行增强的问题，改善复合材料结构及其修理结构和连接结构的力学性能，提高复合材料结构承载效率，推动复合材料的更广泛应用。
【IPC分类】B32B5/02, B32B3/24, B32B37/12
【公开号】CN105172317
【申请号】
【发明人】不公告发明人
【申请人】刘龙权
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年9月25日