本發(fā)明屬于工程結構領域，尤其涉及一種點陣-泡沫填充體夾芯板結構。

背景技術：

隨著工程技術的迅猛發(fā)展，工程師們對結構輕量化及功能多樣化提出了迫切的要求。超輕多孔材料是近年來隨著材料制備與機械加工技術的迅速發(fā)展而出現的一類新型的多功能材料，具有結構功能一體化的顯著特征。

點陣結構芯體具有高孔隙率，可以通過對點陣結構的單胞構型設計使點陣結構具有高比強度、高比剛度、高抗彎強度的優(yōu)點，使得在相同結構承載力作用下可節(jié)省大量的材料，大大減輕了結構自重。孔隙材料（包括泡沫混凝土、泡沫塑料、泡沫鋁等）變形以胞元壁彎曲為主，其宏觀強度由胞元壁的抗彎強度所控制，由于孔隙材料的胞元壁較薄，導致其抗彎強度很低，阻礙了其在工程領域的廣泛應用。為解決上述問題，發(fā)明一種多功能夾芯板結構十分必要的。

技術實現要素：

為解決上述問題，本發(fā)明公開了一種點陣-泡沫填充體夾芯板結構，將點陣結構和泡沫填充體相結合，發(fā)揮各自的優(yōu)良性能，通過復合的方式實現各自功能的優(yōu)勢集成，實現多種功能融合。

為了達到上述目的，本發(fā)明的點陣-泡沫填充體夾芯板結構制備方法如下：

1）點陣材料由單胞元延拓布置形成，單胞元是由桿件構成的穩(wěn)定結構，形狀有金字塔、四面體及其它多面體形狀，金字塔型單胞結構如如a-1'-2'-4'-5'，定義直角坐標系，單胞的高度方向為z軸方向，單胞底面上的點位于x-y平面上。通過單胞結構在x與y方向上的周期延拓布置，形成單片點陣結構（b），將相同的單片點陣結構以單胞元頂點所在的x-y平面為對稱平面進行鏡像對稱延拓，形成所需的多層空間點陣結構；

2）將形成的多層空間點陣結構與平面網片結構（a）連接，形成表面結構，1~9與1'~9'為多層空間點陣結構與平面網片結構（a）的連接點；（1~9與1'~9'只是一種示意，實際材料里有若干連接點）

3）將表面結構及鄰近區(qū)域浸入熱固或熱塑材料中，形成外殼結構；

4）將泡沫填充材料注入殼體內，最終形成一種點陣-泡沫填充體夾芯板結構。

所述的點陣材料由金屬、纖維增強復合材料及其它非金屬材料構成。

所述的熱固或熱塑材料為混凝土、水泥漿、塑料等。

所述的泡沫填充材料為泡沫塑料、泡沫混凝土、泡沫鋁等。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明吸收了孔隙填充材料（如泡沫混凝土）沖擊能量吸收率高、隔振、隔音、耐腐、耐火等優(yōu)點，以及點陣結構橫向抗剪切強度及承載能力高、超輕質高強度的優(yōu)良性能，將兩種結構復合以實現多功能的耦合，獲得綜合性能更加優(yōu)異的結構功能一體化材料，可以通過控制點陣結構的胞單元的形狀與尺寸以及泡沫混凝土的體積密度、水泥標號、發(fā)泡劑類型來提高材料的抗沖擊、抗火等各項性能，以傳統(tǒng)結構相比，本發(fā)明具有更低的成本，方法簡便，使用范圍廣。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的點陣-泡沫填充體夾芯板的結構示意圖；

圖2為本發(fā)明的點陣-泡沫填充體夾芯板的結構的立面圖；

圖3為本發(fā)明的金字塔型單胞元示意圖；

圖4為本發(fā)明的正四面體型單胞元示意圖。

其中有：平面網片結構（a），單片點陣結構（b），熱固或熱塑材料（c），泡沫填充材料（d），多層空間點陣結構與平面網片結構的連接點1~9與1'~9'，多層空間點陣結構單層之間的連接點a、b、c、d。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式，進一步闡明本發(fā)明，應理解下述具體實施方式僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。

1）如圖1、2所示，本實施例中制備的是一個復合材料夾芯板結構，包括平面網片結構（a），單片點陣結構（b），熱固或熱塑材料（c），泡沫填充材料（d），多層空間點陣結構與平面網片結構的連接點1~9與1'~9'，多層空間點陣結構單層之間的連接點a、b、c、d。

2）通過單胞結構在x與y方向上的周期延拓布置，形成單片點陣結構（b），將相同的單片點陣結構以單胞元頂點所在的x-y平面為對稱平面進行鏡像對稱延拓，形成所需的多層空間點陣結構。本實施例中制備的復合材料夾板結構中單片點陣結構（b）共有2層，可擴展為多層。

3）將形成的多層空間點陣結構與平面網片結構（a）連接，形成表面結構，1~9與1'~9'為多層空間點陣結構（b）與平面網片結構（a）的連接點。

4）將表面結構及鄰近區(qū)域浸入熱固或熱塑材料（c）中，形成外殼結構。

5）將泡沫填充材料（d）注入殼體內，最終形成一種點陣-泡沫填充體夾芯板結構。

圖3為本實施例金字塔型單胞元示意圖，包括立體圖、主視圖與俯視圖。

圖4為正四面體型單胞元示意圖，包括立體圖、主視圖與俯視圖。

本發(fā)明方案所公開的技術手段不僅限于上述實施方式所公開的技術手段，還包括由以上技術特征任意組合所組成的技術方案。

技術特征：

技術總結
本發(fā)明公開了一種點陣?泡沫填充體夾芯板結構，將點陣材料邊緣區(qū)域浸入熱固或熱塑材料中，形成外殼結構，再將泡沫填充料注入殼體內部，形成一種點陣?泡沫填充體夾芯板結構。本發(fā)明實現了孔隙材料和點陣材料的復合，獲得具有高強性能的復合材料結構構件，具有突出的抗沖擊特性，造價低廉，在軍事、土木工程、機械制造、安全防護等領域具有廣泛的應用前景，該點陣?泡沫填充體夾芯板結構能夠有效的減輕結構自重，提高拉壓強度，改善沖擊變形性能，具有較高沖擊能量吸收率，尤其在土木工程行業(yè)中，更可以發(fā)揮其高強度、高剛度和優(yōu)良的抗沖擊性能，該復合材料結構取材方便，方法簡易，可實現大規(guī)模批量化生產，應用前景十分可觀。

技術研發(fā)人員：萬水;年玉澤;沈孔健;蔣正文;宋愛明;李夏元;程宸;周鵬
受保護的技術使用者：東南大學
技術研發(fā)日：2017.04.10
技術公布日：2017.08.22