[發明專利]一種功能型復合材料新型帽型筋材結構

在審

• 申請號: 202010854580.6
• 申請日: 2020-08-24
• 公開（公告）號: CN111942518A
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 梅志遠;付曉;陳國濤;張二;趙欣陽
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍工程大學
• 主分類號: B63B3/14
• 分類號: B63B3/14
• 代理公司: 北京天盾知識產權代理有限公司 11421
• 代理人: 楊本官

本發明涉及纖維增強樹脂基復合材料應用領域，尤其涉及一種功能型復合材料新型帽型筋材結構。包括復合材料預制體、復合材料蒙皮和芯材三部分，復合材料蒙皮分為0/90°鋪層區、45°鋪層區和過渡區三部分，復合材料預制體位于復合材料蒙皮面板與芯材之間，芯材表面與筋材表面平行，其底部與殼板直接連接。所述復合材料蒙皮2為纖維增強復合材料，所述復合材料蒙皮2面板與腹板連接區域增設復合材料弧形過渡區，本發明在保證加筋板剛度的前提下，解決復合材料加筋板普遍存在的板筋剛度過匹配問題，同時減輕結構重量，兼顧結構的其他功能要求。

技術領域

本發明涉及纖維增強樹脂基復合材料(FRC)應用領域，尤其涉及一種功能型復合材料新型帽型筋材結構。

背景技術

先進復合材料具有比強度和比剛度高、質輕、耐腐蝕的特點，使其成為繼鋁合金、結構鋼、鈦合金之后的第四大新型材料。此外，采用復合材料筋材代替傳統鋼質筋材，可以有效降低鋼質筋材與復合材料板材連接件的數目以及過渡帶的附加質量，從而降低整體結構設計的重量，并節約裝配成本。同時，憑借復合材料良好的耐腐蝕特性，全復合材料結構的維護成本明顯降低。

上述特點促使新型復合材料在艦艇結構中得到廣泛應用與發展，然而在實際艦船結構設計時，復合材料與鋼結構的連接問題仍然比較突出，同時，鋼質筋材在重量、聲學性能方面較復合材料差異明顯，且大量事實證明船用加筋板板材與筋材存在過匹配的現象，采用質量更輕，可設計性更好的筋材有助于提高加筋板的承載能力，提高材料利用率。

發明內容

本發明創造的目的在于，提供一種能夠解決筋材剛度過強帶來的板筋匹配問題，減輕結構重量，同時兼顧結構的功能性要求的功能型復合材料新型帽型筋材結構。

為實現上述目的，本發明創造采用如下技術方案。

本申請的一種功能型復合材料新型帽型筋材結構，所述復合材料新型帽型筋材包括豎直設置在殼板4上的芯材3、設于芯材3頂部的復合材料預制體1、設置于復合材料新型帽型筋材外部的材料復合材料蒙皮2；

所述材料復合材料蒙皮2根據其位置不同分為：

①設于復合材料預制體1頂部及組右側的0/90°鋪層區蒙皮2a；②設于復合材料預制體1與芯材3連接部位及兩側，以及芯材3與殼板4連接部位及兩側的過渡區蒙皮2c；③設于芯材3左右側位于過渡區蒙皮2c之間的45°鋪層區蒙皮2b；④設于殼板4上，靠近芯材3與殼板4連接部并與該側過渡區蒙皮2c連接的折邊區蒙皮2d；

所述復合材料蒙皮2為纖維增強復合材料，所述復合材料蒙皮2面板與腹板連接區域增設復合材料弧形過渡區2e，以減小連接處應力集中；所述芯材3為功能型材料，芯材3表面與筋材表面平行，其底部與殼板4直接連接；芯材3與殼板4一體真空成型或者粘接成型，便于外部纏繞復合材料布。

對前述功能型復合材料新型帽型筋材結構的進一步改進，蒙皮過渡區2a頂部寬度D1大于芯材3的最大寬度D2，復合材料預制體1與芯材3組合結構的截面形狀為T型或蘑菇狀。

對前述功能型復合材料新型帽型筋材結構的進一步改進，所述芯材3為吸聲型材料或透聲型材料或耐火性材料；所述芯材3是預先加工制造或者采用澆鑄成型。

對前述功能型復合材料新型帽型筋材結構的進一步改進，所述復合材料蒙皮2所用纖維增強材料是指碳纖維、玻璃纖維，當復合材料蒙皮2存在不同鋪層角度區域時需增加過渡區。

對前述功能型復合材料新型帽型筋材結構的進一步改進，所述復合材料蒙皮2以及芯材3存在尖銳連接處設有圓角結構，復合材料蒙皮2與芯材3之間填充有柔性樹脂。

對前述功能型復合材料新型帽型筋材結構的進一步改進，所述折邊區蒙皮2d尺寸應滿足：

最小搭接寬度b1＝0.2h或50mm，取兩者中的較大者；h為芯材3高度，折邊區域與復合材料殼板4采用膠接或膠螺混合連接方式。