阅读说明：本技术 复合材料产品及安装方法 (Composite product and method of installation ) 是由 王梦君 于 2020-07-20 设计创作，主要内容包括：本发明公开了复合材料产品及安装方法,属于复合材料产品技术领域,包括复合材料基材、至少一个附件、以及固定于复合材料基材的至少一个锥度部,锥度部为由与复合材料基材相同的材料一体包纱固化而成,附件的连接端通过与锥度部的外锥面紧固配合固定于复合材料基材。本发明的复合材料产品及安装方法,具有更好的抗疲劳性能,连接稳定性高,强度测试方便,不受复合材料基材长度限制。(The invention discloses a composite material product and an installation method, belonging to the technical field of composite material products, and comprising a composite material base material, at least one accessory and at least one taper part fixed on the composite material base material, wherein the taper part is formed by integrally covering and solidifying the same material as the composite material base material, and the connecting end of the accessory is fixed on the composite material base material through fastening and matching with the outer conical surface of the taper part. The composite material product and the installation method have the advantages of better fatigue resistance, high connection stability and convenient strength test, and are not limited by the length of the composite material base material.)

复合材料产品及安装方法

技术领域

本发明属于复合材料产品技术领域，尤其涉及一种复合材料产品及安装方法。

背景技术

复合材料是指由两种或两种以上不同物质以不同方式组合而成的材料，它可以发挥各种材料的优点，克服单一材料的缺陷，扩大材料的应用范围。复合材料具有重量轻、强度高、加工成型方便、弹性优良。其中，碳纤维复合材料更是具有高模量、耐腐蚀性、耐疲劳性、热膨胀系数低、成型工艺性好、施工简便等优点。将复合材料用于大跨径产品，可以从根本上解决大跨径钢制品抗疲劳和耐腐蚀性能较差的问题。复合材料为各向异性材料，其纵向弹性模量和强度远大于其横向弹性模量和强度，在只受轴力的情况下，复合材料本身不存在任何问题，但在锚具中复合材料需要承受弯、剪、偏拉等复合力，会导致复合材料发生局部破坏而过早失效，锚固非常困难。因此充分发挥复合材料性能，解决复合材料体系的锚固技术等问题并进行优化，突破其工程应用瓶颈，已成为当下急需要解决的难题。

目前，复合材料锚固材料主要为基于陶瓷和环氧树脂的梯度材料。锚具机理主要有：粘结型锚具，由套筒和粘结介质等组成，此方法采用集中锚固的方式，各根筋之间互相影响，无法精细的指导大吨位锚具的设计；夹片型锚具用于锚固多根碳纤维筋时需组合其它锚固形式，有待于进一步研究；内膨胀挤压型锚具适合用于单根绞线的锚固；机械挤压型锚具与复合材料基材存在刚度突变问题，极易对横向强度较弱的复合材料产品造成咬伤，引起锚固效率降低。

目前，复合材料和附件之间的连接包括机械连接、胶接、以及机械连接和胶结的混合方式。对于强度要求不高的部位，通过胶接的方法实现连接；在结构承力部位，则通过机械连接与胶接的混合方式，以保证该连接部位能够承受足够的剪切力及剥离力。但是，胶接的性能受环境影响大，且胶接的耐剥离能力差。并且对于现有大跨径的复合材料产品，连接件能承受的锚固强度测试不便。

发明内容

本发明的目的在于提出一种复合材料产品及安装方法，具有更好的抗疲劳性能，连接稳定性高，具有自锚固性能，锚固强度测试方便，锚固不受复合材料基材长度限制。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供的复合材料产品，包括复合材料基材、至少一个附件、以及固定于复合材料基材的至少一个锥度部，锥度部为由与复合材料基材相同的材料一体包纱固化而成，附件的连接端通过与锥度部的外锥面紧固配合固定于复合材料基材。

优选地，锥度部包括至少一个第一锥度段，附件包括至少一个连接件，连接件通过与第一锥度段的外锥面紧固配合固定于复合材料基材。

优选地，锥度部还包括至少一个第二锥度段，第一锥度段和第二锥度段的锥度相反，且第一锥度段和第二锥度段之间存在间距，附件还包括至少一个辅助件，辅助件与第二锥度段配合。

优选地，第一锥度段和第二锥度段均包括第一锥部、过渡部、以及第二锥部，第一锥部和第二锥部之间通过过渡部相连，第一锥部和第二锥部的锥度相反。

优选地，第一锥部的倾斜面与其中心线之间的夹角为0.1°-15°。

优选地，连接件开设有与第一锥度段的第一锥部配合的第一锥形孔，第一锥形孔的锥度与第一锥度段的第一锥部的锥度相同，辅助件开设有与第二锥度段的第一锥部配合的第二锥形孔，第二锥形孔的锥度与第二锥度段的第一锥部的锥度相同。

优选地，连接件由金属材料制成。

优选地，复合材料为碳纤维复合材料或玻璃纤维复合材料。

本发明还提供复合材料产品的安装方法，复合材料产品为上述任一项的结构，其安装包括以下步骤：S1：拉挤复合材料基材，S2：将附件套在复合材料基材上，S3：在复合材料基材上包纱，并在附件外侧的复合材料基材上固化成型出锥度部，S4：将附件朝向锥度部拉紧，使得附件固定于锥度部。

优选地，附件包括至少一个连接件；步骤S3中，在复合材料基材上包纱，并在连接件外侧的复合材料基材上固化成型出第一锥度段，并进行研磨处理，步骤S4中，将连接件朝向第一锥度段拉紧，使得连接件固定于第一锥度段。

优选地，附件还包括至少一个辅助件，步骤S3中，在复合材料基材上包纱，并分别在连接件和辅助件外侧的复合材料基材上固化成型出第一锥度段和第二锥度段，并进行研磨处理，通过第一锥度段和第二锥度段将连接件和辅助件包围在内，步骤S4中，将连接件和辅助件朝相反方向拉紧，使得连接件朝向第一锥度段拉紧，将连接件固定于第一锥度段。

本发明的有益效果为：

1、锥度部为由与复合材料基材相同的材料一体包纱固化而成，同材料的膨胀系数相同，使复合材料基材的锚固点具有更好的抗疲劳性能。

2、附件通过锥度部紧固于复合材料基材上，不存在复合材料基材与附件刚度突变的问题，分散了附件对复合材料基材挤压造成的应力集中，避免夹伤横向强度较弱的复合材料基材，从而可以充分发挥复合材料的高强度，锚固效率高；并且使得复合材料基材受到拉力时通过锥度部与附件的协同作用实现连接件的自锚固性能，连接稳定性高，无需施胶或增加其它结构，强度高、成本低，产品更轻。

3、增设的辅助件，解决现有大跨径复合材料产品锚固和强度测试不便的问题，同时避免直接作用在复合材料基材上对复合材料基材造成的损伤，提高复合材料基材强度和与连接件的连接稳定性。

4、锥度部可以解决复合材料产品测试时连接件被拉出的问题。

5、产品充分发挥复合材料的材料性能，解决复合材料体系的锚固技术存在的锚固困难、稳定性差、寿命短等问题，锚固效率高。

附图说明

图1是本发明实施例一的剖视结构示意图。

图2是本发明实施例二的立体结构示意图。

图3是本发明实施例二的剖视结构示意图。

图4是本发明实施例二锥度部的立体结构示意图。

图5是本发明实施例二连接件的剖视结构示意图。

图6是本发明实施例二辅助件的剖视结构示意图。

图7是本发明实施例三的主视结构示意图。

图8是本发明实施例四的主视结构示意图。

附图中的标记为：1-锥度部，11-第一锥度段，12-第二锥度段，2-间距，3-连接件，4-辅助件，5-第一锥部，6-过渡部，7-第二锥部，8-第一锥形孔，9-第二锥形孔，10-复合材料基材。

具体实施方式

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例一：

如图1所示，本实施例中提供的复合材料产品，产品可以为拉索，电缆，船锚固绳等长线型产品，本实施例的产品为拉索，包括复合材料基材10、一个附件、以及固定于复合材料基材10的一个锥度部1，锥度部1位于复合材料基材10的右端，锥度部1为由与复合材料基材10相同的材料一体包纱固化而成，都为碳纤维复合材料。同材料的膨胀系数相同，使复合材料基材10的锚固点具有更好的抗疲劳性能。本实施例的锥度部1为一个第一锥度段11，附件为一个连接件3，连接件3由金属材料制成，本实施例的连接件3为螺帽，连接件3通过与第一锥度段11的外锥面紧固配合固定于复合材料基材10。充分发挥复合材料的材料性能，解决碳复合材料体系的锚固技术存在的锚固困难、稳定性差、寿命短等问题，锚固效率高。

进一步的，第一锥度段11包括第一锥部5、过渡部6、以及第二锥部7，第一锥部5和第二锥部7之间通过过渡部6相连，第一锥部5和第二锥部7的锥度相反。过渡部6及第二锥部7使包纱结构与复合材料基材10过渡平稳，避免应力集中，复合材料基材10受力沿轴向分散开，提高锚固稳定性。

进一步的，第一锥部5的倾斜面与其中心线之间的夹角为2°，具体角度根据实际生产选择，以适应不同需求。

进一步的，连接件3的中部开设有与第一锥度段11的第一锥部5配合的第一锥形孔8，第一锥形孔8贯穿连接件3的左右两侧壁，第一锥形孔8的锥度与第一锥度段11的第一锥部5的锥度相同。形成互补配合，接触面倾斜，不存在复合材料基材10与连接件3刚度突变的问题，分散了连接件3对复合材料基材10挤压造成的应力集中，避免夹伤横向强度较弱的复合材料，从而可以充分发挥复合材料的高强度，锚固效率高；并且使得复合材料基材10受到拉力时通过第一锥度段11与连接件3的协同作用实现自锚固性能，无需施胶或增加其它结构，成本低，产品更轻。

本发明还提供复合材料产品的安装方法，安装包括以下步骤：S1：拉挤复合材料基材10，S2：将连接件3套在复合材料基材10上，S3：在复合材料基材10上包纱，并在连接件3外侧的复合材料基材10上固化成型出第一锥度段11，并进行研磨处理，研磨至设计尺寸，S4：将连接件3朝向第一锥度段11拉紧，使得连接件3固定于第一锥度段11。紧固时，只需要简单的拉紧动作即可，无需施胶等其它步骤，锚固工艺简单。采用锥度部1可以解决复合材料产品测试时连接件3被拉出的问题。此外，使用过程中，在拉力的作用下，连接件3与第一锥度段11的锚固越来越稳固，结构的自锚固作用提高了锚固的稳定性。通过拉挤等工艺可以明显提高复合材料基材10的生产效率。本可以生产出比市场更轻、强度更好的产品，提高产品竞争力。

实施例二：

如图2至图6所示，本实施例中提供的复合材料产品，产品可以为拉索，电缆，船锚固绳等长线型产品，本实施例的产品为拉索，包括复合材料基材10、一个附件、以及固定于复合材料基材10的一个锥度部1，锥度部1位于复合材料基材10的右端，锥度部1为由与复合材料基材10相同的材料一体包纱固化而成，都为碳纤维复合材料。同材料的膨胀系数相同，使复合材料基材10的锚固点具有更好的抗疲劳性能。本实施例的锥度部1包括一个第一锥度段11和一个第二锥度段12，第一锥度段11和第二锥度段12的锥度相反，且第一锥度段11和第二锥度段12之间存在间距2，附件为一个连接件3和一个辅助件4，连接件3和辅助件4均由金属材料制成，本实施例的连接件3为螺帽，连接件3通过与第一锥度段11的外锥面紧固配合固定于复合材料基材10，辅助件4与第二锥度段12配合。辅助件4用于辅助连接件3拉紧锚固，拉紧时，其中一端的作用力作用在辅助件4上，便于连接件3紧固于第一锥度段11，解决现有大跨径复合材料产品锚固和强度测试不便的问题，同时避免直接作用在复合材料基材10上对复合材料基材10造成的损伤，提高复合材料基材10强度和与连接件3的连接稳定性。充分发挥复合材料的材料性能，解决碳复合材料体系的锚固技术存在的锚固困难、稳定性差、寿命短等问题，锚固效率高。

进一步的，第一锥度段11和第二锥度段12均包括第一锥部5、过渡部6、以及第二锥部7，第一锥部5和第二锥部7之间通过过渡部6相连，第一锥部5和第二锥部7的锥度相反。过渡部6及第二锥部7使包纱结构与复合材料基材10过渡平稳，避免应力集中，复合材料基材10受力沿轴向分散开，提高锚固稳定性。

进一步的，第一锥部5的倾斜面与其中心线之间的夹角为2°，具体角度根据实际生产选择，以适应不同需求。

进一步的，连接件3的中部开设有与第一锥度段11的第一锥部5配合的第一锥形孔8，第一锥形孔8贯穿连接件3的左右两侧壁，第一锥形孔8的锥度与第一锥度段11的第一锥部5的锥度相同。形成互补配合，接触面倾斜，不存在复合材料基材10与连接件3刚度突变的问题，分散了连接件3对复合材料基材10挤压造成的应力集中，避免夹伤横向强度较弱的复合材料，从而可以充分发挥复合材料的高强度，锚固效率高；并且使得复合材料基材10受到拉力时通过第一锥度段11与连接件3的协同作用实现自锚固性能，无需施胶或增加其它结构，成本低，产品更轻。辅助件4的中部开设有与第二锥度段12的第一锥部5配合的第二锥形孔9，第二锥形孔9贯穿辅助件4的左右两侧壁，第二锥形孔9的锥度与第二锥度段12的第一锥部5的锥度相同，形成互补配合，接触面倾斜，不存在复合材料基材10与辅助件4刚度突变的问题，分散了辅助件4对复合材料基材10挤压造成的应力集中，避免夹伤横向强度较弱的复合材料基材10，从而可以充分发挥复合材料的高强度，起到辅助连接件3锚固的作用；通过离第一锥度段11一定的距离对复合材料基材10进行包纱并固化成第二锥度段12，与具有互补锥度的辅助件4配合，有效地解决由于复合材料基材10太长造成的锚固工艺和连接件3(锚固端头)能承受的强度测试不便问题。本发明锚固体系应力分部更加合理，锚固区应力沿轴向分布更加均匀。

本发明还提供复合材料产品的安装方法，包括以下步骤：S1：拉挤复合材料基材10，S2：将连接件3和辅助件4套在复合材料基材10上，S3：在复合材料基材10上包纱，先在连接件3右侧的复合材料基材10上固化成型出第一锥度段11，并进行研磨处理，研磨至设计尺寸，然后在辅助件4左侧的复合材料基材10上固化成型出第二锥度段12，并进行研磨处理，研磨至设计尺寸，通过第一锥度段11和第二锥度段12将连接件3和辅助件4包围在内，S4：同时夹住连接件3和辅助件4，分别将连接件3和辅助件4朝相反方向拉紧，使得连接件3朝向第一锥度段11拉紧，将连接件3固定于第一锥度段11。紧固时，只需要简单的拉紧动作即可，无需施胶等其它步骤，锚固工艺简单。采用锥度部1可以解决复合材料产品测试时连接件3被拉出的问题。此外，使用过程中，在拉力的作用下，连接件3与第一锥度段11的锚固越来越稳固，结构的自锚固作用提高了锚固的稳定性。通过拉挤等工艺可以明显提高复合材料基材10的生产效率。本可以生产出比市场更轻、强度更好的产品，提高产品竞争力。

实施例三：

如图7所示，本实施例与实施例二的区别在于：本实施例中提供的复合材料产品，包括固定于复合材料基材10左右两端的两组锥度部1。

实施例四：

如图8所示，本实施例与实施例二的区别在于：本实施例中提供的复合材料产品，包括固定于复合材料基材10左右两端和中部的三组锥度部1。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。