一種類(lèi)桁架點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)體的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明具體涉及一種類(lèi)桁架點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)體。
【背景技術(shù)】
[0002] 復(fù)合材料是由兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料，通過(guò)物理或化學(xué)的方法，在宏觀 微觀上組成具有新性能的材料。復(fù)合材料具有許多其他材料不具備的優(yōu)點(diǎn)，如高比強(qiáng)度、高 比模量、可設(shè)計(jì)性好、制造工藝簡(jiǎn)單、熱穩(wěn)定性好和高溫性能好，不同種類(lèi)的復(fù)合材料還具 有不同的優(yōu)良性能，例如抗疲勞性、抗沖擊性、透電磁波性、減振阻尼性和耐腐蝕性等。復(fù)合 材料應(yīng)用極其廣泛，在航空領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)將復(fù)合材料應(yīng)用于飛機(jī)機(jī)身、機(jī)翼、駕駛艙、螺 旋槳、雷達(dá)罩、機(jī)翼表面整流裝置等。在航天工程中，復(fù)合材料也扮演著重要的角色。為了 滿(mǎn)足航空航天大型結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能和多功能性的要求，迫切需要開(kāi)發(fā)新型的航空航天超輕 質(zhì)高強(qiáng)度多功能材料。點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)體現(xiàn)了匯集材料設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和多功能設(shè)計(jì) 為一身的協(xié)同優(yōu)化設(shè)計(jì)理念。復(fù)合材料點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)因具有優(yōu)良的力學(xué)性能和潛在的多功 能應(yīng)用價(jià)值，吸引了國(guó)內(nèi)外許多優(yōu)秀的力學(xué)學(xué)者對(duì)其進(jìn)行研宄。目前，對(duì)該結(jié)構(gòu)基本力學(xué)性 能的理論研宄已經(jīng)趨于成熟，但是制備出的結(jié)構(gòu)力學(xué)性能與理論預(yù)測(cè)的結(jié)果相差甚遠(yuǎn)，從 而限制了結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用。制備工藝的好壞直接影響結(jié)構(gòu)服役時(shí)間長(zhǎng)短和結(jié)構(gòu)安全可靠程 度。因此，很有必要將制備工藝作為研宄復(fù)合材料點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)的重中之重。現(xiàn)有類(lèi)桁架 點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)體，不但因其結(jié)構(gòu)復(fù)雜使其制備過(guò)程繁瑣，且不易實(shí)現(xiàn)粘接工作，這種結(jié)構(gòu)體 剪切性能不佳，抗震效果不夠穩(wěn)定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種類(lèi)桁架點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)體，首先通過(guò)優(yōu)化其結(jié)構(gòu)參數(shù)來(lái)提 高其剪切性能；其次，分析面板與芯子的鋪設(shè)角度、上下面板厚度差以及面板厚度對(duì)結(jié)構(gòu)固 有模態(tài)的影響，以解決現(xiàn)有類(lèi)桁架點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)體因結(jié)構(gòu)復(fù)雜使其剪切性能不佳以及結(jié)構(gòu) 發(fā)生共振而導(dǎo)致的安全問(wèn)題。
[0004] 本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題采取的技術(shù)方案是：
[0005] 一種類(lèi)桁架點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)體，它包括上面板、下面板、多個(gè)第一拼接板條和多個(gè)第 二拼接板條，每個(gè)第一拼接板條沿其長(zhǎng)度方向均勻加工有多個(gè)第一凸曲面和多個(gè)第一凹曲 面，第一凸曲面和第一凹曲面交替排列且形狀相同；每個(gè)第二拼接板條沿其長(zhǎng)度方向均勻 加工有多個(gè)第二凸曲面和多個(gè)第二凹曲面，第二凸曲面和第二凹曲面交替排列且形狀相 同，多個(gè)第一拼接板條和多個(gè)第二拼接板條交叉排列在上面板和下面板之間，當(dāng)多個(gè)第一 拼接板條和多個(gè)第二拼接板條交叉排列時(shí)，每個(gè)第一拼接板條中的第一凸曲面的頂面與其 對(duì)應(yīng)的第二拼接板條的第二凸曲面的頂面相重合并貼緊；每個(gè)第一拼接板條中的第一凹曲 面的底面與其對(duì)應(yīng)的第二拼接板條的第二凹曲面的底面相重合并貼緊。
[0006] 一種類(lèi)桁架點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)體，它包括上面板、下面板、多個(gè)第一拼接板條和多個(gè)第 二拼接板條，每個(gè)第一拼接板條沿其長(zhǎng)度方向均勻加工有多個(gè)第一凸曲面和多個(gè)第一凹曲 面，第一凸曲面和第一凹曲面交替排列且形狀相同；每個(gè)第二拼接板條沿其長(zhǎng)度方向均勻 加工有多個(gè)第二凸曲面和多個(gè)第二凹曲面，第二凸曲面和第二凹曲面交替排列且形狀相 同，多個(gè)第一拼接板條和多個(gè)第二拼接板條交叉排列在上面板和下面板之間，當(dāng)多個(gè)第一 拼接板條多個(gè)第二拼接板條交叉排列時(shí)，每個(gè)第一拼接板條中的第一凸曲面的頂面位于其 對(duì)應(yīng)的第二拼接板條的第二凹曲面的底面的正上方且所述第一凸曲面的頂面與其相鄰的 第二凸曲面的頂面處于同一平面上；每個(gè)第一拼接板條中的第一凹曲面的底面位于其對(duì)應(yīng) 的第二拼接板條的第二凸曲面的頂面的正下方且與其相鄰的第二凹曲面的頂面處于同一 平面上。
[0007] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果：
[0008] 點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)是一種具有優(yōu)良力學(xué)性能的超輕質(zhì)多孔周期性結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)新穎合理，本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)通過(guò)多個(gè)第一拼接板條和多個(gè)第二拼接板條拼接在上面 板和下面板之間即可形成，首先通過(guò)優(yōu)化其結(jié)構(gòu)參數(shù)來(lái)提高其剪切性能；其次，便于分析面 板與芯子的鋪設(shè)角度、上下面板厚度差以及面板厚度對(duì)結(jié)構(gòu)固有模態(tài)的影響。
[0009] 目前，對(duì)點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)多以提高點(diǎn)陣芯子的等效剛度和等效強(qiáng)度為目 標(biāo)，但是結(jié)構(gòu)的整體等效強(qiáng)度也取決于面芯界面結(jié)合強(qiáng)度，沒(méi)有考慮多種因素的耦合影響 可能導(dǎo)致設(shè)計(jì)出的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)"木桶效應(yīng)"，即整體屈服破壞、面芯界面脫膠破壞以及芯子桿 件屈曲失穩(wěn)等。為了防止木桶效應(yīng)在所設(shè)計(jì)出的結(jié)構(gòu)中發(fā)生，本發(fā)明綜合考慮了芯子與面 芯界面可能發(fā)生的破壞模式對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行協(xié)同優(yōu)化。
【附圖說(shuō)明】
[0010] 圖1是90°正對(duì)稱(chēng)類(lèi)桁架點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)體的立體結(jié)構(gòu)示意圖，
[0011] 圖2是圖1中不帶上面板1的立體結(jié)構(gòu)示意圖，
[0012] 圖3是90°正對(duì)稱(chēng)類(lèi)桁架點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)體的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖，
[0013] 圖4是90°反對(duì)稱(chēng)類(lèi)桁架點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)體的立體結(jié)構(gòu)示意圖，
[0014] 圖5是圖4中不帶上面板1的立體結(jié)構(gòu)示意圖，
[0015] 圖6是90°反對(duì)稱(chēng)類(lèi)桁架點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)體的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖，
[0016] 圖7是45°正對(duì)稱(chēng)類(lèi)桁架點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)體的立體結(jié)構(gòu)示意圖，
[0017] 圖8是圖7中不帶上面板1的立體結(jié)構(gòu)示意圖，
[0018] 圖9是45°正對(duì)稱(chēng)類(lèi)桁架點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)體的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖，
[0019] 圖10是45°反對(duì)稱(chēng)類(lèi)桁架點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)體的立體結(jié)構(gòu)示意圖，
[0020] 圖11是圖10中不帶上面板1的立體結(jié)構(gòu)示意圖，
[0021] 圖12是45°反對(duì)稱(chēng)類(lèi)桁架點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)體的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖，
[0022] 圖13為90°正對(duì)稱(chēng)類(lèi)桁架點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)體中多個(gè)第一拼接板條和多個(gè)第二拼接 板條的另一種排布方式的立體圖，
[0023] 圖14為90°反對(duì)稱(chēng)類(lèi)桁架點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)體中多個(gè)第一拼接板條和多個(gè)第二拼接 板條的另一種排布方式的立體圖，
[0024] 圖15為45°正對(duì)稱(chēng)類(lèi)桁架點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)體中多個(gè)第一拼接板條和多個(gè)第二拼接 板條的另一種排布方式的立體圖，
[0025] 圖16為45°反對(duì)稱(chēng)類(lèi)桁架點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)體中多個(gè)第一拼接板條和多個(gè)第二拼接 板條的另一種排布方式的立體圖。
[0026] 圖17是單胞的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027] 圖18是類(lèi)桁架復(fù)合材料點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)中單胞第一受力簡(jiǎn)化示意圖；
[0028] 圖19是類(lèi)桁架復(fù)合材料點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)中單胞第二受力簡(jiǎn)化示意圖；
[0029] 圖20是類(lèi)桁架復(fù)合材料點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)中單胞第三受力簡(jiǎn)化示意圖；
[0030] 圖21是類(lèi)桁架復(fù)合材料點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)中單胞第四受力簡(jiǎn)化示意圖；
【具體實(shí)施方式】
【具體實(shí)施方式】 [0031] 一：結(jié)合圖1、圖2、圖3、圖7、圖8、圖9、圖13和圖15說(shuō)明本實(shí)施方 式，本實(shí)施方式包括上面板1、下面板2、多個(gè)第一拼接板條3和多個(gè)第二拼接板條4,每個(gè)第 一拼接板條3沿其長(zhǎng)度方向均勻加工有多個(gè)第一凸曲面3-1和多個(gè)第一凹曲面3-2,第一凸 曲面3-1和第一凹曲面3-2交替排列且形狀相同；每個(gè)第二拼接板條4沿其長(zhǎng)度方向均勻 加工有多個(gè)第二凸曲面4-1和多個(gè)第二凹曲面4-2,第二凸曲面4-1和第二凹曲面4-2交替 排列且形狀相同，多個(gè)第一拼接板條3和多個(gè)第二拼接板條4交叉排列在上面板1和下面 板2之間，當(dāng)多個(gè)第一拼接板條3和多個(gè)第二拼接板條4交叉排列時(shí)，每個(gè)第一拼接板條3 中的第一凸曲面3-1的頂面與其對(duì)應(yīng)的第二拼接板條4的第二凸曲面4-1的頂面相重合并 貼緊；每個(gè)第一拼接板條3中的第一凹曲面3-2的底面與其對(duì)應(yīng)的第二拼接板條4的第二 凹曲面4-2的底面相重合并貼緊。本實(shí)施方式中多個(gè)第一拼接板條3和多個(gè)第二拼接板條 4如此的分布方式稱(chēng)為正對(duì)稱(chēng)式。
【具體實(shí)施方式】 [0032] 二：結(jié)合圖1和圖3說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式多個(gè)第一拼接板條 3沿下面板2的長(zhǎng)度方向勻布在下面板2的上端面上，多個(gè)第二拼接板條4沿下面板2的寬 度方向勻布在下面板2的上端面上。本實(shí)施方式中多個(gè)第一拼接板條3的走向、多個(gè)第二 拼接板條4的走向分別與下面板2的邊緣呈現(xiàn)相互垂直關(guān)系，即將這種結(jié)構(gòu)稱(chēng)為90°正對(duì) 稱(chēng)類(lèi)桁架點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)體。多個(gè)第一拼接板條3和多個(gè)第二拼接板條4與上面板1的連接 關(guān)系與下面板2相同。其他組成及連接關(guān)系與一相同。
【具體實(shí)施方式】 [0033] 三：結(jié)合圖7和圖9說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式中多個(gè)第一拼接板 條3沿下面板2的一個(gè)對(duì)角線的方向勻布在下面板2的上端面上，多個(gè)第二拼接板條4沿 下面板2的另一個(gè)對(duì)角線的方向勻布在下面板2的上端面上。本實(shí)施方式中多個(gè)第一拼接 板條3的走向、多個(gè)第二拼接板條4的走向分別與下面板2的對(duì)角線呈現(xiàn)相互平行關(guān)系，即 將這種結(jié)構(gòu)稱(chēng)為45°正對(duì)稱(chēng)類(lèi)桁架點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)體。多個(gè)第一拼接板條3和多個(gè)第二拼接 板條4與上面板1的連接關(guān)系與下面板