[發(fā)明專利]帶有泡沫夾芯梁的金字塔型點陣芯材及其制備工藝

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110292673.5
• 申請日: 2011-09-29
• 公開（公告）號: CN102416716A
• 公開（公告）日: 2012-04-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳林志;殷莎
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學
• 主分類號: B32B3/18
• 分類號: B32B3/18;B32B5/18;B32B5/26
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務(wù)所 23109
• 代理人: 徐愛萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種金字塔型點陣芯材及其制備工藝，具體涉及一種帶有泡沫夾芯梁的金字塔型點陣芯材及其制備工藝。

背景技術(shù)

碳纖維復(fù)合材料點陣結(jié)構(gòu)由于其輕質(zhì)高強的結(jié)構(gòu)性能和開放的結(jié)構(gòu)形式所兼?zhèn)涞亩喙δ軡摿Γ徽J為是最有發(fā)展前景的夾芯結(jié)構(gòu)芯材。隨著這類復(fù)合材料芯材及其夾芯結(jié)構(gòu)制備技術(shù)的日趨成熟，該類點陣夾芯芯材在航空航天、交通、能源等領(lǐng)域顯示出了廣泛的應(yīng)用前景。金字塔點陣是點陣芯材的其中一種拓樸形式，由于其對稱的結(jié)構(gòu)形式和與其它拓樸形式相當?shù)慕Y(jié)構(gòu)性能而被廣泛研究。復(fù)合材料金字塔點陣作為一類先進的結(jié)構(gòu)材料，不斷提高其比剛度比強度將會擴大工程應(yīng)用的選材范圍。現(xiàn)有的復(fù)合材料點陣芯材在低密度情況下，容易發(fā)生局部屈曲，大幅度的降低了復(fù)合材料點陣芯材的極限壓縮強度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的復(fù)合材料點陣芯材在低密度情況下，容易發(fā)生局部屈曲，大幅度的降低了復(fù)合材料點陣芯材的極限壓縮強度的問題，進而提供一種帶有泡沫夾芯梁的金字塔型點陣芯材及其制備工藝。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種帶有泡沫夾芯梁的金字塔型點陣芯材包括多個等厚度的帶槽夾芯波紋條，多個帶槽夾芯波紋條相互嵌鎖并固定，組成金字塔點陣芯材，帶槽夾芯波紋條包括波紋狀的泡沫板、多層上纖維預(yù)浸料和多層下纖維預(yù)浸料，波紋狀的泡沫板為等腰梯形波紋狀的泡沫板，多層上纖維預(yù)浸料和多層下纖維預(yù)浸料分別鋪設(shè)在波紋狀的泡沫板的上端面和下端面上，鋪設(shè)后形成纖維增強復(fù)合材料泡沫夾芯波紋板，且在纖維增強復(fù)合材料泡沫夾芯波紋板的上底和下底的下端開有嵌鎖口，并將帶有嵌鎖口的纖維增強復(fù)合材料泡沫夾芯波紋板切割成多個等厚度的帶槽夾芯波紋條。

本發(fā)明還提供一種制備帶有泡沫夾芯梁的金字塔型點陣芯材的制備工藝，所述制備工藝的具體過程如下：

步驟一：將泡沫板切割成波紋狀的泡沫板，波紋狀的泡沫板為等腰梯形波紋狀的泡沫板；

步驟二：將波紋狀的泡沫波紋板的上面鋪放多層上纖維預(yù)浸料，波紋狀的泡沫波紋板的下面鋪放多層下纖維預(yù)浸料，將波紋狀的泡沫波紋板、多層上纖維預(yù)浸料和多層下纖維預(yù)浸料放到熱壓機下加壓至0.4MPa-0.6MPa，然后，在120℃-130℃下保溫2小時后固化成型，最后，得到纖維增強復(fù)合材料泡沫夾芯波紋板；

步驟三：在步驟二中的纖維增強復(fù)合材料泡沫夾芯波紋板上的上底和下底的下端開有嵌鎖口，然后將開有嵌鎖口的纖維增強復(fù)合材料泡沫夾芯波紋板切割成多個等厚度的帶槽夾芯波紋條；

步驟四：將步驟三中的多個帶槽夾芯波紋條進行相互嵌鎖并固定，最后得到帶有復(fù)合材料泡沫夾芯梁的金字塔型點陣芯材。

本發(fā)明還提供一種制備帶有泡沫夾芯梁的金字塔型點陣芯材的制備工藝，所述制備工藝的具體過程如下：

步驟一：將平板泡沫板的上面鋪放多層上纖維預(yù)浸料，平板泡沫板的下面鋪放多層下纖維預(yù)浸料，將平板泡沫板、多層上纖維預(yù)浸料和多層下纖維預(yù)浸料放到熱壓機下加壓至0.4MPa-0.6MPa，然后，在120℃-130℃下保溫2小時后固化成型，最后，得到纖維增強復(fù)合材料泡沫夾芯板；

步驟二：將步驟一中的纖維增強復(fù)合材料泡沫夾芯板切割成帶有嵌鎖口的纖維增強復(fù)合材料泡沫夾芯波紋條；

步驟三：將步驟二中的纖維增強復(fù)合材料泡沫夾芯波紋條進行相互嵌鎖并固定，最后得到帶有復(fù)合材料泡沫夾芯梁的金字塔型點陣芯材。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下效果：1.本發(fā)明的復(fù)合材料泡沫夾芯金字塔點陣芯材，在低密度情況下的極限壓縮強度比同樣密度的全復(fù)合材料金字塔點陣的高出2～10倍。本發(fā)明為點陣結(jié)構(gòu)提供了一種新型的結(jié)構(gòu)形式，豐富了點陣結(jié)構(gòu)的材料性能庫，并且所提供的制備工藝簡單且快速，無材料浪費，尤其適用于大面積成型和工程應(yīng)用。2.對本發(fā)明的帶有復(fù)合材料泡沫夾芯梁的金字塔型點陣芯材進行選擇性的面外壓縮實驗，選擇密度是23.2kg/m³的結(jié)構(gòu)芯材，其平壓強度是2.73MPa，而現(xiàn)有的全復(fù)合材料金字塔型點陣芯材當密度為19.4kg/m³時，平壓強度是0.304MPa，有效的證明了帶有復(fù)合材料泡沫夾芯梁的金字塔型點陣芯材在相當密度下的結(jié)構(gòu)性能高于現(xiàn)有的全復(fù)合材料金字塔型點陣芯材的結(jié)構(gòu)性能。

附圖說明

圖1是復(fù)合材料泡沫夾芯波紋板的示意圖；圖2是帶槽的波紋狀長條的示意圖；圖3是帶槽夾芯波紋條相互嵌鎖的示意圖；圖4是平板泡沫板6的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是由平板切割而得的纖維增強復(fù)合材料泡沫夾芯波紋條的示意圖。

具體實施方式