[發明專利]局部加固的復合材料點陣夾芯板及其制備方法

無效

• 申請號: 201010202993.2
• 申請日: 2010-06-18
• 公開（公告）號: CN101837663A
• 公開（公告）日: 2010-09-22
• 發明（設計）人: 吳倩倩;吳林志
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B32B3/12
• 分類號: B32B3/12;B32B37/12
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 牟永林

技術領域

本發明涉及一種局部加固的復合材料點陣夾芯板及其制備方法，屬于復合材料制備技術領域。

背景技術

點陣結構是為了滿足工程結構上對輕型化和多功能化的要求，而設計出來的一種新型結構，它具有高比剛度、高比強度以及可設計性強的優點。這種新型結構可以有效地承受外部載荷，同時具有易于布線、易于預埋微型器件及填充功能材料等優點，是超輕多功能結構的理想結構平臺。借助這一超輕結構平臺，人們可以實現不同的功能結構，如集結構、熱控和微器件于一體的多功能結構；集結構、電源和熱控于一體的多功能結構等，點陣結構因具有上述優點而成為最有應用前景的新一代先進、輕質、超強韌的多功能結構。目前，點陣結構的制備主要以金屬材料如鋁、鋼等為主,基于點陣結構的多種拓撲構型所涉及的制備工藝主要有:基于金屬纖維編織工藝的網系疊層點焊方案、熔模鑄造方案和基于微接觸印刷技術的扎制-電鍍焊接方案等。與金屬材料相比，先進復合材料因具有更高的比強度和比剛度，而成為制備點陣結構的首選材料。然而，復合材料點陣結構的制備工藝相對復雜，人們已提出了一體化成型工藝和二次成型工藝。一體化成型工藝可以解決點陣芯子與復合材料面板的粘結強度問題，但其制備過程過于依賴手工操作，不易實現自動化；二次成型工藝易于實現自動化,但其點陣芯子單體之間采用粘結的方式相互結合，由點陣芯子單體相互結合得到的點陣芯子與復合材料面板間實現粘結的面積較小,因此點陣芯子與面板間的粘結強度較低，使得復合材料點陣結構的剪切強度低。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有自動化成型的復合材料點陣夾芯板由于內部結構之間采用粘接的方式結合，整體剪切強度低的問題，提供一種局部加固的復合材料點陣夾芯板及其制備方法。

本發明的一種局部加固的復合材料點陣夾芯板，它由金字塔點陣芯子、多個加固件、復合材料上面板和復合材料下面板組成，

金字塔點陣芯子由多個單向纖維點陣結構單體組成，每個單向纖維點陣結構單體是由四個桿件組成的連續W形狀的一體件，相鄰桿件的聯接處具有插槽結構，多個單向纖維點陣結構單體通過插槽結構按照十字交叉式相互咬合形成金字塔點陣芯子；所有兩個單向纖維點陣結構單體相互咬合處均由一個加固件加固，位于金字塔點陣芯子的上端的所有加固件與復合材料上面板粘接在一起，位于金字塔點陣芯子的下端的所有加固件與復合材料下面板粘接在一起。

上述局部加固的復合材料點陣夾芯板的制備方法，它包括以下步驟：

步驟一、分別清理用于成形單向纖維點陣結構單體的陰模和陽模的成模表面，并涂上脫模劑；

步驟二、在陰模的凹槽內沿凹槽方向連續鋪放并填滿浸漬樹脂纖維束，然后將陰模與陽模合模；

步驟三、采用熱壓工藝或RTM工藝制備單向纖維點陣結構單體并脫模；

步驟四、將步驟三制備所得的多個單向纖維點陣結構單體按照十字交叉式相互咬合，咬合處由加固件進行加固；

步驟五、將金字塔點陣芯子的上端的所有加固件與復合材料上面板粘接在一起，金字塔點陣芯子的下端的所有加固件與復合材料下面板粘接在一起，即制得復合材料點陣夾芯板。

本發明的優點是：

本發明復合材料點陣夾芯板，將多個單向纖維點陣結構單體通過插槽結構，采用十字交叉式相互咬合的方式進行連接，并進一步通過加固件進行加固，這種相互嵌鎖的連接方式，使金字塔點陣芯子的結構更加穩定，加固件的配合使用，使金字塔點陣芯子與復合材料上面板和復合材料下面板相粘接的時候，粘結面積增大，進而增大了相互粘接的強度，提高了復合材料點陣結構的剪切強度，為將來的工程應用提供了技術儲備。

本發明方法通過加固件對相互連接的單向纖維點陣結構單體之間進行加固，它同時增大了金字塔點陣芯子與復合材料上面板和復合材料下面板的粘接面積，進一步增強了對單向纖維點陣結構單體相互之間的約束，提高了復合材料點陣夾芯板整體的剪切強度。

附圖說明

圖1為本發明中采用的陰模的結構示意圖；圖2為本發明中采用的陽模的結構示意圖；圖3為單向纖維點陣結構單體的結構示意圖；圖4為兩個單向纖維點陣結構單體欲組裝的組裝示意圖；圖5為圓形加固件的結構示意圖，此加固件的中心具有通孔；圖6為加固后的金字塔點陣芯子的結構示意圖；圖7為本發明所述局部加固的復合材料點陣夾芯板的結構示意圖；圖8為本發明制備方法的流程圖。

具體實施方式

具體實施方式一：下面結合圖1至圖7說明本實施方式，本實施方式由金字塔點陣芯子1、多個加固件2、復合材料上面板3和復合材料下面板4組成，