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申请/专利权人：东南大学

摘要：本发明公开了一种储氢气瓶碳纤维固定弧板与金属支柱的连接接头的制造方法，包括如下步骤：根据所需连接的碳纤维复合材料板与金属支柱的结构和尺寸，对连接接头的尺寸、弧度、铺层方式及金属支柱表面的微型柱状结构进行设计，得到整体结构的模型；对模型进行仿真分析，优化连接接头所用碳纤维与树脂材料、复合材料的铺层方式及金属支柱表面的微型柱状结构，得到接头最终的制造参数；根据模型，完成金属支柱表面微型柱状结构的制造、铺层所需相应夹具的制造；对所设计的连接接头进行铺层连接。本发明适用于涉及异形结构的异面碳纤维复合材料与金属材料的连接，同时克服传统连接的缺陷，保证连接接头强度。

主权项：1.一种储氢气瓶碳纤维固定弧板与金属支柱的连接接头的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：1根据所需连接的碳纤维复合材料板与金属支柱的结构和尺寸，对连接接头的尺寸、弧度、铺层方式及金属支柱表面的微型柱状结构进行设计，得到整体结构的二维和三维模型；2对所得到的模型进行仿真分析及试验验证，优化连接接头所用碳纤维与树脂材料、复合材料的铺层方式及金属支柱表面的微型柱状结构，得到接头最终的制造参数；首先将根据储氢气瓶建立所设计的连接接头模型；其中复合材料的铺层角度将根据现有常用的[090]、[045-4590]、[45-45]三种铺层角度组进行设置，其中[090]、[45-45]组将设置为铺层4组，[045-4590]组将设置为铺层两组，并进行最大载荷仿真分析；仿真结果显示，[45-45]铺层组的最大载荷最大；基于上述铺层模型及各组的最大载荷，对各角度组的模型分别进行其75％最大载荷、55％最大载荷、45％最大载荷、35％最大载荷下的疲劳仿真分析；仿真结果显示，在75％最大载荷的条件下，[045-4590]组的疲劳寿命最大，其余情况为[45-45]组疲劳寿命最大；为了增强接头沿0°方向的强度，及在大载荷下的疲劳寿命，最终设计连接接头的铺层角度为[450-45]为一组进行铺层；基于选定的铺层角度组[450-45]，进行多种铺层层数仿真，根据储氢气瓶建立所设计的连接接头模型，以[450-45]铺层角度为一组，铺层层数分别设置为铺层4组、6组和8组，并进行弯曲仿真；结果显示，铺层层数越少，试样的弹性越强；因此对所述连接接头的上表面设计为4组铺层，即与弧形碳纤维复合材料板相连部位，对于连接接头的其余部分设计为6组铺层；3根据所得到的模型，完成金属支柱表面微型柱状结构的制造、铺层所需相应夹具的制造；接头夹具的所需零部件可通过增材制造的方式进行制造，减少接头夹具生产在材料上的损耗，并提高接头夹具的生产效率，接头夹具的所需零部件的材料可选用树脂材料以提高接头夹具的生产经济性；同时将根据步骤2所得到的参数，在金属支柱上与碳纤维复合材料板连接的表面，通过机加工如金属增材制造技术的方式，制造所需的微型柱状结构；4利用自动铺带或自动铺丝技术对所设计的连接接头进行铺层连接；连接接头由一个U碳纤维结构与两个C型碳纤维结构组成，其中U型碳纤维结构的内部先与所述金属支柱进行固化连接，底部再与所述碳纤维复合材料板进行二次铺层固化连接，两个C型碳纤维结构沿所述U型碳纤维结构与所述碳纤维复合材料板及金属支柱表面进行C字型铺层；U型碳纤维结构与两个C型碳纤维结构间的空余位置由碳纤维预浸料制成的填料进行填充。

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