[發明專利]一種高承載點陣輕量化連桿結構及其應用

在審

• 申請號: 202011049369.3
• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號: CN112061405A
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 張廣鑫;張發;高麗敏;馬波;李星;陳程
• 申請（專利權）人: 中國商用飛機有限責任公司北京民用飛機技術研究中心;中國商用飛機有限責任公司
• 主分類號: B64D27/26
• 分類號: B64D27/26;B22F3/105;B22F5/00;B33Y10/00;B33Y80/00
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

本發明涉及一種高承載點陣輕量化連桿結構，屬于飛機結構設計技術領域。該高承載點陣輕量化連桿結構包括：環形桿段，包括內蒙皮、外蒙皮以及位于內外蒙皮之間的環形中間結構；第一連接端和第二連接端，位于環形桿段兩端，用于連接傳載接頭，其中，所述環形中間結構為采用八面體點陣胞元的環形空間點陣網絡結構。本發明技術方案所提供的一種高承載點陣輕量化連桿結構能夠在保證連桿結構各方面性能的同時，實現了連桿結構的輕量化。此外，該高承載點陣輕量化連桿結構為一體化優化設計，通過點陣格柵結構減重，以增材制造方法實現加工成型。

技術領域

本發明涉及飛機結構設計技術領域，具體涉及一種高承載點陣輕量化連桿結構及其應用。

背景技術

目前，飛機結構輕量化技術主要從結構設計優化、制造工藝、使用高性能輕質材料替代傳統材料三個方向發展。復合材料在飛機結構上應用已有數十年歷史，對于飛機性能的提升取得了革命性的成功。近年，增材制造工藝的發展，對于飛機產品而言又提出了新的挑戰與機遇。增材制造工藝的出現極大的推動了設計與制造同時優化技術的發展。

傳統飛機主承載連桿多為傳統金屬機加結構，存在結構重量較大，重量占部段重量比例高等問題。結合增材制造技術，借助晶體點陣概念，重構高承載連桿結構剖面，形成芯層為周期性重復單元的空間桿結構，進一步降低高承載連桿結構重量，對于優化整個部段結構，提升飛機性能具有重要意義。

現有技術方案中，如圖1所示，專利“Attachment fitting for compositematerial structures”，申請號：US19990378563提供一種復合材料桿與金屬波紋接頭的連接結構。利用復合材料代替金屬以達到減輕重量的目的，復合材料桿與接頭之間的連接和載荷傳遞是通過波浪形的連接實現，為一種分體組合的桿類結構。分體式接頭連桿需通過緊固件進行機械連接，接觸配合面多，裝配復雜且需考慮不同材料之間的相容性。

發明內容

為了解決以上問題，本發明提供一種高承載點陣輕量化連桿結構，該連桿結構在保證連桿結構各方面性能的同時，實現了連桿結構的輕量化。此外，本發明專利中連桿結構為一體化優化設計，通過點陣格柵結構減重，以增材制造方法實現加工成型。

根據本發明的第一方面，提供一種高承載點陣輕量化連桿結構，所述高承載點陣輕量化連桿結構包括：

環形桿段，包括內蒙皮、外蒙皮以及位于內外蒙皮之間的環形中間結構；

第一連接端和第二連接端，位于環形桿段兩端，用于連接傳載接頭，

其中，所述環形中間結構為采用八面體點陣胞元的環形空間點陣網絡結構。

進一步的，所述環形空間點陣網絡結構由N個相互連接的八面體點陣胞元組成，使八面體點陣胞元在X、Y、Z三個方向進行延拓，成為空間點陣結構，N≥3且為整數進一步的，所述八面體點陣胞元包含12根連桿，相鄰連桿間成60度夾角，12根連桿的空間狀態依據拓撲準則進行設置，具有6組不同方向的連續連桿，形成拉伸主導型胞元。

進一步的，所述八面體點陣胞元的單根連桿的桿細比為1:10。

進一步的，所述環形空間點陣網絡結構與內外蒙皮一體化成型。

進一步的，所述環形空間點陣網絡結構包括第一環形空間點陣網絡結構和第二環形空間點陣網絡結構，所述環形空間點陣網絡結構和第二環形空間點陣網絡結構之間設有環形中間層。

進一步的，所述環形空間點陣網絡結構中設有多個加強筋，所述多個加強筋均勻分布于環形空間點陣網絡結構截面上，設置于內蒙皮和外蒙皮之間。

進一步的，所述第一連接端和第二連接端為叉耳接頭結構。

進一步的，所述叉耳接頭結構與所述環形桿段圓滑過渡。

進一步的，所述環形桿段為等直環形截面結構。