[發明專利]一種雙向波紋點陣增強型復合材料夾層結構

有效

• 申請號: 201811070397.6
• 申請日: 2018-09-13
• 公開（公告）號: CN109318541B
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 李會民;周磊;雷紅帥;陳明繼;方岱寧
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: B32B3/28
• 分類號: B32B3/28;B32B1/06;B32B7/12;B32B33/00
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 廖輝;仇蕾安

本發明公開了一種雙向波紋點陣增強型復合材料夾層結構，該夾層結構包括上面板、下面板和雙向波紋點陣芯材；雙向波紋點陣芯材由單向波紋板和多個點陣組成，單向波紋板上的波峰和波谷均為平面；每個點陣包括兩個側板和一個頂板，側板兩側的端面與波紋的側壁相連，側板的底端面與波紋的底面相連，兩個側板的頂端端面與頂板固定連接，頂板與波紋的波峰處于同一平面內，波峰或波谷內的點陣沿單向波紋板的波紋方向位于同一直線上，單向波紋板上所有的點陣共同組成與單向波紋板波紋方向不同的連續波紋；上下面板分別固定在雙向波紋點陣芯材的上下表面。本發明能夠彌補單向波紋夾芯結構橫向力學性能的不足，顯著提高夾芯結構的橫向以及抗剪等力學性能。

技術領域

本發明涉及復合材料點陣夾層結構梁、板、殼結構件，具體涉及一種具有雙向波紋點陣增強型復合材料夾層結構，屬于材料結構技術領域。

背景技術

復合材料夾層結構一般有三部分組成，最外側是上下面板，主要承載正應力，一般為玻璃纖維、碳纖維等纖維增強復合材料；中間層是芯材，主要承載剪切應力，用的較多的是泡沫、輕木或蜂窩等。芯材和面板之間可以通過膠粘粘接在一起，也可通過其他方式連接。

復合材料夾層結構充分利用了復合材料比強度、比模量高的優勢，借助芯材提高截面慣性矩，從而達到理想的結構力學性能，其應用領域越來越廣泛，涉及到國防、軍事、車輛、艦船、潛艇、建筑、橋梁等。復合材料波紋結構是復合材料加層結構的一種，其芯材所用材料在幾何上呈現波紋形狀。芯材所用的材料由玻璃纖維、碳纖維和泡沫等構成。目前所報道的波紋結構一般是面內呈單向波紋形式，其面內力學性能有一定的方向性，必然存在一個方向的力學性能弱的缺陷。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種雙向波紋點陣增強型復合材料夾層結構，能夠彌補單向波紋夾芯結構橫向力學性能的不足，顯著提高夾芯結構的橫向以及抗剪等力學性能。

一種雙向波紋點陣增強型復合材料夾層結構，該夾層結構包括上面板、下面板和雙向波紋點陣芯材；

所述雙向波紋點陣芯材由單向波紋板和單向波紋板的波紋內的多個點陣組成，單向波紋板上具有連續的單向波紋結構，波紋結構的波峰和波谷均為平面；每個點陣包括兩個側板和一個頂板，兩個側板的兩側的端面與波紋的側壁相連，側板的底端面與波紋的底面相連，兩個側板的頂端端面同時與頂板固定連接，頂板與波紋的波峰或波谷處于同一平面內，波峰或波谷內的點陣沿單向波紋板的波紋方向位于同一直線上，單向波紋板上所有的點陣共同組成與單向波紋板波紋方向不同的連續波紋；

所述上面板和下面板分別固定在雙向波紋點陣芯材的上下表面，單向波紋板波峰和波谷的外側表面以及點陣中的頂板與上面板和下面板貼合并固定。

進一步地，所述上面板、下面板和雙向波紋點陣芯材是玻纖、碳纖、輕金屬或纖維增強復合材料。

進一步地，所述上面板和下面板與雙向波紋點陣芯材形成的波紋空隙中可以增加填充物，填充物的材料為泡沫、Balsa木、膠合板或玻璃微珠，實現結構功能承載一體化。

進一步地，所述上面板和下面板與雙向波紋點陣芯材的固定形式采用樹脂粘結。

進一步的，所述樹脂采用不飽和聚酯、乙烯基樹脂、環氧樹脂或酚醛樹脂。

進一步地，所述單向波紋板的波紋橫截面為梯形或矩形。

進一步地，所述雙向波紋點陣芯材采用整體成型的加工方式。

進一步地，所述雙向波紋點陣芯材面內兩方向的波紋夾角為0～90°。

進一步地，所述夾層結構采用平面或曲面結構。

有益效果：