[發明專利]多孔材料填充雙層管

無效

• 申請號: 201210038936.4
• 申請日: 2012-02-21
• 公開（公告）號: CN102537644A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 尹漢鋒;文桂林;雷志華
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: F16S3/00
• 分類號: F16S3/00;F16F15/02
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所 43008
• 代理人: 趙洪;周長清

技術領域

本發明主要涉及到耐撞性結構設計領域，特指一種適用于船舶工業、汽車工業、武器裝備運輸和航天業等領域的多孔材料填充雙層管。

背景技術

對于船舶工業、汽車工業和航天航空業來說，撞擊現象一直是一個極其重要和不可回避的問題。近三十年來，隨著汽車數量迅速增加和行駛速度的不斷提高、大型船舶在航運過程中面臨高風險作業以及各種往返式航天工具的不斷增加，使得碰撞問題越來越突出，迅速增加的碰撞事故造成了重大的人身傷亡和財產損失，因此耐撞性能已成為船舶、車輛和飛行器等結構設計時首要考慮的問題。對于車輛、航天器等運動著的結構來說，在發生碰撞事故或特定的沖擊事件時能夠吸收沖擊能量并保護成員及貴重物品安全的能力稱為“耐撞性”。近年來，如何有效地控制和減少能量損失一直受到普遍關注。

發明內容

本發明要解決的技術問題就在于：針對現有技術存在的技術問題，本發明提供一種結構簡單緊湊、成本低廉、適合大規模生產、具有較佳緩沖性能的多孔材料填充雙層管。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種多孔材料填充雙層管，包括呈嵌套狀布置的外層薄壁管和內層薄壁管，所述外層薄壁管和內層薄壁管之間呈空腔狀并填充有多孔材料層。

作為本發明的進一步改進：

所述外層薄壁管和內層薄壁管的截面形狀相同。

所述外層薄壁管和內層薄壁管的截面形狀為圓形、正多邊形或任意多邊形。

所述外層薄壁管和內層薄壁管通過位于兩者之間的多孔材料層粘接成一體。

與現有技術相比，本發明的優點在于：本發明的多孔材料填充雙層管，結構簡單緊湊、成本低廉且適合大規模自動化生產。將多孔材料層與薄壁雙層管結合為多孔材料填充雙層管后，大大提高了結構的緩沖性能。在結構壓縮變形過程中，由于多孔材料和薄壁雙層管之間耦合效應的影響，多孔材料填充雙層管在相同壓縮位移條件下的吸能比單獨壓縮多孔材料和薄壁雙層管的吸能之和還要多，其緩沖吸能特性得到顯著增強，比吸能（單位質量吸能）和載荷效率（平均載荷與最高載荷之比）都得到提升。

附圖說明

圖1是本發明采用正六邊形截面時的結構示意圖。?

圖2是本發明采用三角形截面時的結構示意圖。

圖3是本發明采用正方形截面時的結構示意圖。

圖4是本發明采用正五邊形截面時的結構示意圖。

圖5是本發明采用圓形截面時的結構示意圖。

圖6是具體實施例中采用一組具體參數的正六邊形截面時的結構示意圖。?

圖7是本發明被壓縮一段位移時的結構示意圖。

圖8是本發明被壓縮完全時的結構示意圖。

圖例說明

1、外層薄壁管；2、內層薄壁管；3、多孔材料層。

具體實施方式

以下將結合說明書附圖和具體實施例對本發明做進一步詳細說明。

如圖1所示，本發明的多孔材料填充雙層管，包括呈嵌套狀布置的外層薄壁管1和內層薄壁管2，外層薄壁管1和內層薄壁管2之間呈空腔狀并填充有多孔材料層3。其中，外層薄壁管1和內層薄壁管2?均采用薄壁金屬管，它用來作為緩沖吸能結構；發生碰撞時，薄壁金屬管在軸向壓縮下一般具有穩定的漸進破壞模式，通過其塑性屈曲來吸收撞擊所產生的能量。多孔材料層3則具有較佳的穩定的吸能特性且結構質量輕，可以根據實際需要采用鋁蜂窩材料或泡沫鋁材料等等；當然，還可以根據實際吸能性能要求，選取其它不同材質和不同類型的多孔材料。在使用時，可以將本發明的多孔材料填充雙層管放置在汽車的前后部、或航天器著陸腿等緩沖耐撞區；工作時外層薄壁管1、內層薄壁管2以及多孔材料層3受到軸向壓縮，通過自身的屈曲、壓潰變形及其薄壁管與多孔材料層之間的相互作用等方式來吸收能量，緩解碰撞時的沖擊載荷。如圖7和圖8所示，通過對比可知，整個多孔材料填充雙層管會在碰撞后，根據所受到的軸向壓縮力，產生不同位移的變形。

參見圖1和圖6，本實施例中，外層薄壁管1和內層薄壁管2的截面形狀相同，均采用正六邊形；其中?1和t1分別是外層薄壁管1的外接圓直徑和壁厚，?2和t2分別是內層薄壁管2的外接圓直徑和壁厚，外層薄壁管1和內層薄壁管2的方位保持一致，具體的尺寸根據實際情況的不同而變化。

當然也可以根據實際的安裝需要和吸能性能要求，選擇如圖2所示的三角形截面、或如圖3所示的正方形截面、或如圖4所示的正五邊形截面、或如圖5所示的圓形截面、或其他形式的任意多邊形截面。