CN117261279A - Nol环制备工装及nol环制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种NOL环制备工装及NOL环制备方法，包括由填充块和多个支撑块形成的环状结构，支撑块和填充块沿环状结构的周向首尾依次拼接，填充块沿环状结构周向的两侧为支撑块，填充块沿环状结构周向的两侧面分别形成止抵面，沿远离环状结构中心的方向，填充块中两个止抵面的间距逐渐变小。本申请便于在NOL环固化后将其从制备工装中拆除，能够避免NOL环在拆除的过程中受到损伤。

Description

NOL环制备工装及NOL环制备方法

技术领域

本申请涉及实验装备领域，更具体地涉及一种NOL环制备工装及NOL环制备方法。

背景技术

国家标准GB/T1458-2008中规定了纤维缠绕增强塑料环试验的力学性能试验方法，在该标准中所采用的环形试样称为NOL环。在NOL环制作过程中，通常是把预浸料纤维缠绕到工装上，然后对完成缠绕的预浸料进行固化，得到NOL环。然而，固化后得到的NOL环以一定的预紧力缠绕在工装上并与工装同步加热固化，固化后的NOL环从工装上取下是比较困难的，并且克服预紧力取下NOL环的过程中，容易损坏NOL环。

发明内容

本申请的目的在于克服或至少减轻上述现有技术存在的不足，提供一种NOL环制备工装及NOL环制备方法。

根据本申请的第一方面，提供一种NOL环制备工装，包括由填充块和多个支撑块形成的环状结构，支撑块和填充块沿环状结构的周向首尾依次拼接，填充块沿环状结构周向的两侧为支撑块，填充块沿环状结构周向的两侧面分别形成止抵面，沿远离环状结构中心的方向，填充块中两个止抵面的间距逐渐变小。

在至少一个实施方式中，止抵面对称设于填充块沿环状结构周向的两侧。

在至少一个实施方式中，所述止抵面至少包括位于周向上两端的两个第一止抵平面，所述两个第一止抵平面延长后的相交线处于所述环状结构的外侧。

在至少一个实施方式中，止抵面包括与第一止抵平面相连的第二止抵平面，第一止抵平面与第二止抵平面在周向上错开，第二止抵平面设于第一止抵平面的径向内侧；第二止抵平面与所述第一止抵平面不平行。

在至少一个实施方式中，止抵面包括与第二止抵平面相连的第三止抵平面，第三止抵平面与第二止抵平面在周向上错开，第三止抵平面设于所述第二止抵平面的径向内侧；第三止抵平面与所述第一止抵平面平行。

在上述提及止抵面包括第一止抵平面、第二止抵平面和第三止抵平面的情况下，填充块与相邻支撑块在第二止抵平面所在处形成彼此咬合的结构，当咬合的凹凸部位完全对齐时，即可确定支撑块和填充块彼此之间在径向上的安装位置，使得安装完成后的工装外周面在接合处平整，进一步使NOL环在缠绕完成后表面平整、圆度高。

在至少一个实施方式中，任一填充块中，穿过填充块中心以及环状结构中心的直线为参考线，在垂直于所述工装的轴向的平面内，作与所述参考线垂直的基准线，第一止抵平面与基准线的夹角为b，第二止抵平面与基准线的夹角为a，第三止抵平面与基准线的夹角为c，其中，a分别小于b和c。

在至少一个实施方式中，还包括连接件，连接件设于环状结构的内部，连接件分别与填充块和支撑块可拆卸固定。

在至少一个实施方式中，填充块和支撑块均包括主体部和装配部，主体部呈环形，装配部设于主体部靠近环状结构中心的内侧面，装配部用于与连接件固定。

在至少一个实施方式中，支撑块和填充块的数量分别为两个。

根据本申请的第二方面，提供一种NOL环制备方法，包括以下步骤：

S1，利用所述填充块和支撑块拼接并固定成所述NOL环制备工装；

S2，将纤维环绕缠绕在所述NOL环制备工装的外周，形成筒状的缠绕结构；

S3，将所述NOL环制备工装连同缠绕的纤维一起加热，对纤维进行固化；

S4，先将填充块沿着从环状结构径向外侧指向径向内侧的方向从所述NOL环制备工装拆下，再将各支撑块分离，将固化后的纤维筒与工装分离。

以上一个或多个技术方案的有益效果在于：

本方案中，填充块和多个支撑块沿环状结构的周向依次拼接，填充块的两个止抵面能够分别与相邻的支撑块止抵；此时单个支撑块拆除就能够拆分整个环状结构，使得环状结构能够方便的向自身中心运动，避免其影响整个NOL环的脱模。

本方案中，填充块中两个止抵面的间距逐渐变小。这种设置方式中，该止抵面承受的支撑块的反力垂直于止抵面，该反力可以垂直分解为朝向填充块中心的第一分力和朝向环状结构内侧的第二分力，该第二分力能够驱使该填充块朝环状结构内侧运动并使得填充块从环状结构处脱离，使得环状结构内缩变形，进一步降低NOL环的脱模难度。

附图说明

图1是根据本申请实施例1中整体结构的俯视示意图；

图2是根据本申请实施例1中整体结构的***示意图；

图3是根据本申请实施例1中省略连接件和装配部的俯视示意图；

图4是图3中局部结构的放大示意图；

图5是根据本申请实施例1中第二止抵面成夹角布置且通过延长面相交的示意图；

图6是根据本申请实施例1中第二止抵面处于临界状态平行时通过延长面相交的示意图；

图7是根据本申请实施例1所排除的第二止抵面相交于基准圆周线内侧的示意图；

图8是根据本申请实施例1中填充块沿环状结构径向朝向环状结构内部运动的示意图；

图9是根据本申请实施例1中填充块从环状结构处脱离的结构示意图；

图10是根据本申请实施例1中多个支撑块相对于环状结构中心内缩的示意图；

图11是根据本申请实施例3中环状结构处对称设置两个填充块的示意图；

图12是根据本申请实施例4中相邻支撑块通过曲面抵接的示意图；

图13是根据本申请实施例中所排除的两个止抵面的间距逐渐变大的示意图。

附图标记：10、填充块；11、第三主体部；12、第三装配部；

20、第一支撑块；21、第一主体部；22、第一装配部；

30、第二支撑块；31、第二主体部；32、第二装配部；

40、连接件；41、基体；42、外沿臂；

101、第一止抵平面；102、第二止抵平面；103、第三止抵平面；

111、左侧第一止抵平面；112、左侧第二止抵平面；113、左侧第三止抵平面；

121、右侧第一止抵平面；122、右侧第二止抵平面；123、右侧第三止抵平面；

50、多段曲面；

60、基准圆周线；61、定位线；62、相交线。

具体实施方式

下面参照附图描述本申请的示例性实施方式。应当理解，这些具体的说明仅用于示教本领域技术人员如何实施本申请，而不用于穷举本申请的所有可行的方式，也不用于限制本申请的范围。

本申请中的左侧和右侧指的是：附图中的左侧和右侧，仅用于区分和描述止抵面中相应止抵结构的位置关系；并非指定本申请的制备工装在使用时具有左右对应关系。

实施例1

参照图1-图6，图8-图10，本发明的一个或多个实施例提供一种NOL环制备工装，包括由填充块10和多个支撑块形成的环状结构，支撑块和填充块10沿环状结构的周向首尾依次拼接。填充块10沿环状结构周向的两侧为支撑块，填充块10沿环状结构周向的两侧面分别形成止抵面。沿远离环状结构中心的方向，填充块10中两个止抵面的间距逐渐变小。填充块10具有参与形成环状结构外环面的外弧面。

图13显示了一种与本实施例相悖的不可行的方案，图13中两个止抵面间距沿远离环状结构中心方向逐渐变大，两侧的支撑块阻碍填充块向环状结构中心运动。这会使得NOL环在缠绕完成后，工装难以拆卸。

上述提及填充块10沿环状结构周向的两侧为支撑块，即如图1所示，本实施例中至少包括一个填充块10和两个支撑块（即为图示的第一支撑块20和第二支撑块30）。此时该填充块10沿环状结构周向的两侧面分别与不同支撑块止抵，两个支撑块之间也通过面接触的方式实现止抵。另外一些实施例中，填充块10的数量为一个，支撑块的数量可以为三个或者四个等其他数量。

本实施例中，止抵面对称设于填充块10沿环状结构周向的两侧。具体的，此时止抵面在填充块10两侧的形状对称，尺寸相等。填充块10整体呈对称结构且两侧均匀承受支撑块提供的压力，这种结构能在后续NOL环缠绕完成后的工装拆除更容易，降低填充块向环状结构中心方向运动并脱离环状结构中心的难度，还便于保证整个环状结构的稳定性。

另外一些实施例中，在不考虑填充块两侧均匀受力的情况下，其两侧的止抵面也可以采用非对称的方式布置。

本实施例中，止抵面至少包括第一止抵平面101，第一止抵平面101与填充块10的外弧面连接。填充块10中两个第一止抵平面101延长后的相交线处于环状结构的外侧。

参见图2和图3，填充块10沿环状结构周向两侧的第一止抵平面101分别为左侧第一止抵平面111和右侧第一止抵平面121。左侧第一止抵平面111和右侧第一止抵平面121延长后的相交线处于环状结构外侧。

参见图2-图6，本实施例中，止抵面还包括与第一止抵平面101相连的第二止抵平面102，第一止抵平面101与第二止抵平面102在周向上错开，第二止抵平面102设于第一止抵平面101的径向内侧。所述第二止抵平面与所述第一止抵平面不平行。

本方案中第二止抵平面和第一止抵平面在环状结构的周向错开且不平行，便于利用第二止抵平面实现填充块沿环状结构径向的限位，进而实现填充块与支撑块间的快速定位与拼接。

参照图4，与NOL环工装的轴向相垂直的横截面内，介绍填充块10的第一止抵平面101（图中的线段MN）和第二止抵平面102（图中的线段NP）的轮廓。图中的粗箭头表示填充块10在NOL环缠绕完成后拆卸的方向（以下简称拆卸方向），该拆卸方向经过填充块10的中心以及环状结构的中心，且拆卸方向指向径向内侧。经过线段NP的中点，作与拆卸方向平行的直线LA。经过线段NP的中点，作与直线LA垂直的定位线61。继续参考图5和图6，以相切于定位线61且与环状结构圆心重合的圆周线为基准圆周线60，填充块中两个第二止抵平面102延长后的相交线62处于基准圆周线60的外侧或位于基准圆周线60。图6中示出了第二止抵平面102的边界状态，两个第二止抵平面延伸后的相交线与基准圆周线相切。

更具体地，将在垂直于NOL环的轴向的平面内的垂直于参考线L0的一系列平行线定义为基准线L1。第一止抵平面101与基准线L1的夹角为b，第二止抵平面102与基准线L1的夹角为a，第三止抵平面103与基准线L1的夹角为c，其中，a小于b，且a小于c。

本实施例能够避免图7中示出的情况。在图7中：填充块中两个第二止抵平面102延长后的相交线62处于基准圆周线60的内侧。在图7中示出的情况下，填充块在拆卸的过程中，容易受到两侧支撑块的挤压而发生“卡死”的现象；发生“卡死”现象时，需要给填充块施加非常大的向内周方向的拉力才能使其向环状结构内侧运动。

参见图3，填充块10沿环状结构周向两侧的第二止抵平面102分别为左侧第二止抵平面112和右侧第二止抵平面122。左侧第二止抵平面112和右侧第二止抵平面122延长后的相交线处于上述基准圆周线外侧。

本实施例中，止抵面包括与第二止抵平面102相连的第三止抵平面103，第三止抵平面103与第二止抵平面102在周向上错开，第三止抵平面103设于第二止抵平面102的径向内侧。优选地，第三止抵平面103与第一止抵平面101平行。填充块具有参与形成环状结构内环面的内弧面，第三止抵平面与所诉填充块的内弧面连接。

当第三止抵平面103与第一止抵平面101平行时，此时该第一止抵平面101和第三止抵平面103处承受的支撑块的反力均垂直于止抵面，该反力可以垂直分解为朝向填充块中心的第一分力和朝向环状结构内侧的第二分力，此时两个第二分力的延伸方向相同，能够便于将填充块向环状结构内侧推出。

再次参见图3，填充块10沿环状结构周向两侧的第三止抵平面103分别为左侧第三止抵平面113和右侧第三止抵平面123。左侧第三止抵平面113和右侧第三止抵平面123延长后的相交线处于环状结构外侧。

本实施例中，工装还包括连接件40，连接件40设于环状结构的内部，连接件40分别与填充块10和支撑块可拆卸固定。利用环状结构内部的连接件40能实现填充块和支撑块沿环状结构径向的限位，配合填充块以及支撑块沿环状结构周向相互止抵限位，就能够保持整个环状结构状态不发生变化。本实施例中，填充块10和支撑块均包括主体部和装配部。主体部具有形成环状结构外环面的弧面，装配部设于主体部的径向内侧，装配部用于与连接件40固定。这种设置方式便于利用装配部实现填充块以及支撑块向环状结构中心的结构延伸，装配部的形状和尺寸不受主体部的约束，进而便于实现装配部以及整个填充块和支撑块的轻量化设计。

具体的，参见图2，第一支撑块20包括第一主体部21和第一装配部22，第二支撑块30包括第二主体部31和第二装配部32，填充块包括第三主体部11和第三装配部12。

本实施例中，装配部具有第一连接孔，连接件40具有与第一连接孔对准的第二连接孔，第一连接孔和第二连接孔中能够***锁紧件。具体地，此处的锁紧件可以为连接螺栓或者定位销等结构。在快速实现连接件与装配部拆装的情况下，该第一连接孔还能够作为受力部，便于通过第一连接孔向主体部施加朝向环状结构中心的驱动力，进而实现环状结构的快速拆卸。

本实施例中，该连接件40包括一个圆盘状的基体41，该基体41的外周面设置多个辐条状的外沿臂42，外沿臂42沿基体41的径向呈放射状延伸。该外沿臂42远离基体41的一端具有第二连接孔。在环状结构半径尺寸较大的情况下，该基体41外侧的外沿臂42能够朝向支撑块和填充块10延伸，有利于减少基体41的尺寸，实现连接件40的小型化设计。

另外一些实施例中，在不考虑连接件40尺寸限制的情况下，其包括圆盘状的基体41，基体41的外部设置多个连接环，连接环处具有所述的第二连接孔。

另外一些实施例中，环状结构内部省略连接件40，填充块10和支撑块的装配部沿环状结构径向延伸至环状结构中心，并且不同装配部沿环状结构的轴向层叠布置。在支撑块和填充块10拼接成环状结构的情况下，多个装配部中的第一连接孔重合。通过螺栓等锁紧件依次穿过多个层叠布置的第一连接孔就能够锁止填充块10和支撑块的位置。

参见图1，本实施例中，相邻支撑块之间抵接面的形状与相邻支撑块和填充块之间抵接面的形状相同。

本实施例还提供一种NOL环制备方法，包括以下步骤：

S1，利用所述填充块10和支撑块拼接并固定成所述环状结构；

S2，将纤维环绕缠绕在所述环状结构的外周R，形成筒状的缠绕结构；

S3，将所述环状结构连同缠绕的纤维一起加热，对纤维进行固化；具体的，该加热设备例如采用烘箱。

S4，将填充块10向所述环状结构的中心推动，将固化后的纤维筒从工装上取下。

具体的，参照图6-图10，步骤S4包括：

S41，松开中间的连接件40与每个支撑块或填充块10之间的锁紧件，将连接件40取下。

S42，将填充块10沿图中箭头方向朝径向内侧拉动，使填充块10与相邻的支撑块分离。具体的，将拉钩的钩体***填充块10的第一连接孔中，由拉钩向整个填充块施加拉力。

实施例2

本实施例与实施例1基本相同，区别在于：参见图11，本实施例中设置有两个支撑块和两个填充块10，两个支撑块以及两个填充块10分别关于环状结构的中心对称布置。该方案中，两个填充块10能够分别向环状结构中心运动。在拆除NOL环制备工装时，两个填充块能够同步向环状结构中心动作，以使得两个支撑块之间形成更大的间隙空间，进而方便环状结构内缩并使得NOL环工装整体与NOL环分离开。

实施例3

如图12所示，本实施例与实施例1基本相同，区别在于，本实施例中相邻支撑块之间的抵接面为多段曲面50。当抵接面50为多段曲面时，两个支撑块在装配时的拼接咬合更紧密、配合精度高。

另外一些实施例中，抵接面的形状不作限制，只要能够将相邻支撑块拼接成环状结构即可。

当然，本发明不限于上述实施方式，本领域技术人员在本发明的教导下可以对本发明的上述实施方式做出各种组合和变型，而不脱离本发明的范围。

Claims (10)

1.一种NOL环制备工装，其特征在于，包括由填充块和多个支撑块形成的环状结构，所述支撑块和填充块沿所述环状结构的周向首尾依次拼接，所述填充块沿环状结构周向的两侧为所述支撑块，所述填充块沿环状结构周向的两侧面分别形成止抵面，沿远离所述环状结构中心的方向，所述填充块中两个所述止抵面的间距逐渐变小。

2.根据权利要求1所述的NOL环制备工装，其特征在于，所述止抵面对称设于所述填充块沿环状结构周向的两侧。

3.根据权利要求1所述的NOL环制备工装，其特征在于，所述止抵面至少包括位于周向上两端的两个第一止抵平面，所述两个第一止抵平面延长后的相交线处于所述环状结构的外侧。

4.根据权利要求3所述的NOL环制备工装，其特征在于，所述止抵面包括与第一止抵平面相连的第二止抵平面，第一止抵平面与第二止抵平面在周向上错开，所述第二止抵平面设于所述第一止抵平面的径向内侧，所述第二止抵平面与所述第一止抵平面不平行。

5.根据权利要求4所述的NOL环制备工装，其特征在于，所述止抵面包括与第二止抵平面相连的第三止抵平面，第三止抵平面与第二止抵平面在周向上错开，所述第三止抵平面设于所述第二止抵平面的径向内侧，所述第三止抵平面与所述第一止抵平面平行。

6.根据权利要求5所述的NOL环制备工装，其特征在于，任一所述填充块中，穿过所述填充块中心以及环状结构中心的直线为参考线，在垂直于所述工装的轴向的平面内，作与所述参考线垂直的基准线，所述第一止抵平面与基准线的夹角为b，第二止抵平面与基准线的夹角为a，第三止抵平面与基准线的夹角为c，其中，a分别小于b和c。

7.根据权利要求1所述的NOL环制备工装，其特征在于，还包括连接件，所述连接件设于所述环状结构的内部，所述连接件分别与所述填充块和支撑块可拆卸固定。

8.根据权利要求7所述的NOL环制备工装，其特征在于，所述填充块和支撑块均包括主体部和装配部，所述主体部呈环形，所述装配部设于所述主体部的内周面，所述装配部用于与所述连接件固定。

9.根据权利要求1所述的NOL环制备工装，其特征在于，所述支撑块和填充块的数量分别为两个。

10.一种NOL环制备方法，利用了权利要求1-9中任意一项所述的NOL环制备工装，其特征在于，包括以下步骤：

S1，利用所述填充块和支撑块拼接并固定成所述NOL环制备工装；

S2，将纤维环绕缠绕在所述NOL环制备工装的外周，形成筒状的缠绕结构；

S3，将所述NOL环制备工装和缠绕的纤维一起加热，对纤维进行固化；

S4，先将填充块沿着从环状结构径向外侧指向径向内侧的方向从所述NOL环制备工装拆下，再将各支撑块分离，将固化后的纤维筒与工装分离。