【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及紧固件，尤其涉及一种基于复合材料的紧固件。
技术介绍
1、复合材料构件在现代工程中得到了广泛应用，因其优异的力学性能和轻量化特性，成为航空航天、汽车制造等领域的重要材料。然而，在复合材料构件的连接和紧固过程中，传统上仍主要采用金属紧固件。这种金属与复合材料的组合虽然能够提供必要的机械强度，但也带来潜在的疲劳问题隐患。金属材料与复合材料之间存在明显的异质性，在应力和应变特性方面有显著差异。特别是在循环载荷条件下，金属紧固件与复合材料接触界面的疲劳性能较差，容易产生微裂纹并逐步扩展，最终导致连接的失效。此外，金属紧固件的使用会导致电化学腐蚀问题，加速了紧固件和复合材料的性能退化。
2、目前市场上的复合材料紧固件虽然在一定程度上缓解了金属与复合材料连接中的疲劳问题，但其螺纹段和螺杆螺帽连接处仍存在应力集中现象。这种应力集中不仅会导致局部材料的屈服和断裂，还容易引起紧固件的松动和损坏。尤其在高频振动和冲击载荷环境下，这一问题尤为突出，对结构的整体可靠性构成了严重威胁。因此，如何设计和制造能够有效分散应力、提高疲劳性能的复合材料紧固件，成为当前技术研究的重要课题。针对这一问题，深入理解复合材料的力学特性和螺纹连接的应力分布规律，通过优化设计和先进制造工艺，提升复合材料紧固件的性能是必要的。
3、高性能纤维增强复合材料因其优异的力学性能在各个行业中广泛应用。常见的高性能纤维增强复合材料包括玻璃纤维增强复合材料、碳纤维增强复合材料和芳纶纤维增强复合材料。芳纶纤维及其他有机纤维与玻璃纤维类似，易于织成各种织
4、目前，复合材料螺纹紧固件的制备方法主要有拉挤成型法、模压成型法、注塑成型法和编织-加压浸渍成型法。拉挤成型法生产效率高、成本低、产品质量稳定，但只能生产截面恒定的螺纹制品，不适合带有台阶的螺纹制品。模压成型法的模具设计复杂，表面螺纹还会导致脱模困难。编织-加压浸渍法制备的螺栓机械强度高，但需要编织纤维，且车削螺纹时会损伤纤维。注塑成型法是优选的制备方法，该方法制造的成品整体性好，适合批量生产。
技术实现思路
1、本专利技术针对现有技术中的问题，提出了一种基于复合材料的紧固件。该紧固件具有环境适应性强、拆装方便、施工快速、抗腐蚀性强和绝缘性良好等优点。在高频振动环境下，该紧固件在复合材料构件中的连接具有明显优势，能够有效避免潜在的疲劳问题，提高整体结构的可靠性和使用寿命。
2、本专利技术通过以下技术方案实现：一种基于复合材料的紧固件，包括螺帽、螺杆、垫圈、夹片对、螺母；所述螺杆分为光滑段和螺纹段；所述螺帽与光滑段连接；所述光滑段、螺帽表面带有编织类复合材料；所述垫圈套在螺杆上，位于光滑段和螺纹段连接处；所述夹片对布置于螺纹段外侧，通过内、外螺纹分别与螺纹段和螺母连接。
3、优选地，所述螺纹段为环槽类型，牙口深度沿杆端方向不变，牙口间距自光滑段至螺纹段方向逐渐缩小。
4、优选地，所述编织类复合材料采用芳纶纤维类复合材料；所述编织类复合材料编织类型为平纹类型。
5、优选地，所述螺杆的光滑段纤维方向与其轴向呈螺旋形。
6、优选地，所述螺帽类型为沉头型。
7、优选地，所述螺母为复合材料制成，纤维分布方向为环向；所述螺母设置有内螺纹，内螺纹类型为斜螺纹。
8、优选地，所述夹片对为两个半圆形截面的夹片，并设有内螺纹与外螺纹；所述夹片对的外螺纹类型为斜螺纹；夹片对为复合材料制成。
9、优选地，所述垫圈的材料为橡胶类软质材料。
10、优选地，所述螺杆、螺帽、夹片对、螺母的材料选用玻璃纤维增强塑料、玄武岩纤维增强树脂或碳纤维增强基复合材料。
11、本专利技术具有的有益效果是：螺杆分为光滑段和螺纹段，表面带有编织类复合材料，通过一体化成型方式制造；夹片对作为过渡连接，避免直接设置斜螺纹带来的应力集中问题和螺母错动现象，提升整体连接的疲劳性能；紧固件各组成部分由复合材料制成，耐腐蚀性强，能有效解决复材构件连接中的疲劳问题，应用领域广，使用寿命长。
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1.一种基于复合材料的紧固件，其特征在于：包括螺帽、螺杆、垫圈、夹片对、螺母；所述螺杆分为光滑段和螺纹段；所述螺帽与光滑段连接；所述光滑段、螺帽表面带有编织类复合材料；所述垫圈套在螺杆上，位于光滑段和螺纹段连接处；所述夹片对布置于螺纹段外侧，通过内、外螺纹分别与螺纹段和螺母连接。
2.根据权利要求1所述的基于复合材料的紧固件，其特征在于：所述螺纹段为环槽类型，牙口深度沿杆端方向不变，牙口间距自光滑段至螺纹段方向逐渐缩小。
3.根据权利要求1所述的基于复合材料的紧固件，其特征在于：所述编织类复合材料采用芳纶纤维类复合材料；所述编织类复合材料编织类型为平纹类型。
4.根据权利要求3所述的基于复合材料的紧固件，其特征在于：所述螺杆的光滑段纤维方向与其轴向呈螺旋形。
5.根据权利要求1所述的基于复合材料的紧固件，其特征在于：所述螺帽类型为沉头型。
6.根据权利要求1所述的基于复合材料的紧固件，其特征在于：所述螺母为复合材料制成，纤维分布方向为环向；所述螺母设置有内螺纹，内螺纹类型为斜螺纹。
7.根据权利要求1所述的基
8.根据权利要求1-7任一项所述的基于复合材料的紧固件，其特征在于：所述垫圈的材料为橡胶类软质材料。
9.根据权利要求1-7任一项所述的基于复合材料的紧固件，其特征在于：所述螺杆、螺帽、夹片对、螺母的材料选用玻璃纤维增强塑料、玄武岩纤维增强树脂或碳纤维增强基复合材料。
...【技术特征摘要】
1.一种基于复合材料的紧固件，其特征在于：包括螺帽、螺杆、垫圈、夹片对、螺母；所述螺杆分为光滑段和螺纹段；所述螺帽与光滑段连接；所述光滑段、螺帽表面带有编织类复合材料；所述垫圈套在螺杆上，位于光滑段和螺纹段连接处；所述夹片对布置于螺纹段外侧，通过内、外螺纹分别与螺纹段和螺母连接。
2.根据权利要求1所述的基于复合材料的紧固件，其特征在于：所述螺纹段为环槽类型，牙口深度沿杆端方向不变，牙口间距自光滑段至螺纹段方向逐渐缩小。
3.根据权利要求1所述的基于复合材料的紧固件，其特征在于：所述编织类复合材料采用芳纶纤维类复合材料；所述编织类复合材料编织类型为平纹类型。
4.根据权利要求3所述的基于复合材料的紧固件，其特征在于：所述螺杆的光滑段纤维方向与其轴向呈螺旋形。
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【专利技术属性】
技术研发人员：戴靠山，陈炅，罗宇骁，王健泽，丁志斌，白佳鑫，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：
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