CN102433969B - 复合大板式方舱的蒙皮结构及降低蒙皮热变形的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合大板式方舱的蒙皮结构，由铝外蒙皮、钢蒙皮、椴木、方钢、内蒙皮依次粘接组成，椴木和方钢对应设置有多组，每一组椴木、方钢与相邻一组椴木、方钢之间设置有泡沫，泡沫分别与内蒙皮和钢蒙皮粘接。本发明还公开了一种降低蒙皮热变形的方法，通过采用前述的结构后，环境温度升高致使外侧铝外蒙皮温度升高后，复合板材的热变形小于单一的铝外蒙皮，内侧与骨架结构中的椴木条粘接可靠性提高，有效解决了单纯采用铝蒙皮存在的高温条件下的脱粘、鼓包的问题。

Description

复合大板式方舱的蒙皮结构及降低蒙皮热变形的方法

技术领域

本发明属于板材材料的防热隔热技术领域，涉及一种复合大板式方舱的蒙皮结构，本发明还涉及一种降低蒙皮热变形的方法。

背景技术

方舱是指能对人员和装备提供适宜的工作环境和安全防护，便于实施多种方式装卸和运输的工作间，在航天测控、野战救护、抗震救灾、石油勘探、地质勘探等方面应用也很广泛，它是一种独立厢体，能在恶劣的外在环境条件下提供良好的内部工作环境，具有多种防护能力，能适应多种运输形式，如直升机吊运、机动车运输等，机动性能好。

复合大板式方舱是方舱的主要结构型式之一，由数块复合夹芯板搭接而成。复合夹芯板结构一般外侧蒙皮采用铝板，内侧采用钢板，中间用钢质骨架增加结构强度，用椴木和聚氨酯泡沫隔热，蒙皮与骨架、隔热材料之间用结构胶粘接。由于各组成材料的特性差异大，力学特性分析较复杂。现有方舱在在野外使用过程中，工作条件十分恶劣，载荷工况复杂，容易出现胶层脱粘和蒙皮鼓包现象，给产品质量和外观带来不利的影响。方舱的鼓包、脱粘问题在方舱生产中是一个带有普遍性的问题。研究表明，方舱大板脱粘、鼓包的主要原因是结构的热变形，设计合理的方舱蒙皮结构，降低热变形，对方舱质量的提高是非常必要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种复合大板式方舱的蒙皮结构，解决了现有技术中存在的方舱蒙皮在高温条件下鼓包、脱粘问题，显著减小复合式大板的热变形。

本发明的另一目的是提供一种降低蒙皮热变形的方法。

本发明所采用的技术方案是，一种复合大板式方舱的蒙皮结构，由铝外蒙皮、钢蒙皮、椴木、方钢、内蒙皮依次粘接组成，椴木和方钢对应设置有多组，每一组椴木、方钢与相邻一组椴木、方钢之间设置有泡沫，泡沫分别与内蒙皮和钢蒙皮粘接。

本发明所采用的另一技术方案是，一种降低蒙皮热变形的方法，将铝外蒙皮设置在最外侧，在铝外蒙皮内侧设置一层钢蒙皮，将铝外蒙皮、钢蒙皮、椴木、方钢、内蒙皮依次粘接成一体，椴木和方钢对应设置有多组，并且在每一组椴木、方钢与相邻一组椴木、方钢之间设置有泡沫，将泡沫分别与内蒙皮和钢蒙皮粘接。

本发明的有益效果是，复合大板式方舱蒙皮采用铝-钢复合结构，铝外蒙皮在外侧，钢蒙皮在内侧，并且铝外蒙皮厚度较钢蒙皮薄，环境温度升高致使外侧铝外蒙皮温度升高后，复合板材的热变形小于单一的铝外蒙皮，内侧与骨架结构中的椴木条粘接可靠性提高，有效解决了单纯采用铝蒙皮存在的高温条件下的脱粘、鼓包的问题。

附图说明

图1是现有复合大板蒙皮结构的断面结构示意图；

图2是本发明复合大板蒙皮结构的断面结构示意图；

图3是现有复合大板蒙皮结构分析模型的几何图；

图4是本发明复合大板蒙皮结构分析模型的有限元网格图；

图5是现有复合大板蒙皮结构的温度场分析结果；

图6是本发明复合大板蒙皮结构的温度场分析结果；

图7是现有复合大板蒙皮结构的热变形分析结果；

图8是本发明复合大板蒙皮结构的热变形分析结果。

图中，1.内蒙皮，2.泡沫，3.方钢，4.椴木，5.铝外蒙皮，6.钢蒙皮，7.胶层。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

如图1所示，现有的复合大板断面结构是，包括内蒙皮1和铝外蒙皮5，在内蒙皮1和铝外蒙皮5之间设置有多组对应的方钢3和椴木4，每组方钢3、椴木4与相邻一组的方钢3、椴木4之间填充有聚氨酯材料的泡沫2，和铝外蒙皮5之间依次通过粘合剂粘接成一体。当方舱的外部环境温度升高时，铝外蒙皮5膨胀量较之大板内部的椴木4大很多，铝外蒙皮5与椴木4之间容易脱粘，温度降低后蒙皮脱粘处便会形成鼓包。

如图2所示，本发明的复合大板式方舱蒙皮采用铝-钢复合结构，将铝外蒙皮5设置在最外侧，将钢蒙皮6设置在铝外蒙皮5的内侧，铝外蒙皮5的厚度小于钢蒙皮6的厚度，铝外蒙皮5、钢蒙皮6、椴木4、方钢3、内蒙皮1之间依次通过粘合剂粘接成一体，方钢3和椴木4设置有多组一一对应，每组方钢3、椴木4与相邻一组的方钢3、椴木4之间设置有聚氨酯材料的泡沫2，泡沫2分别与内蒙皮1和钢蒙皮6粘接。

本发明的降低蒙皮热变形的方法是，将铝外蒙皮5设置在最外侧，在铝外蒙皮5内侧设置一层钢蒙皮6，并且铝外蒙皮5厚度较钢蒙皮6薄，将铝外蒙皮5、钢蒙皮6、椴木4、方钢3、内蒙皮1之间依次通过粘合剂粘接成一体，并且在每组椴木4、方钢3之间设置聚氨酯材料的泡沫2，并将泡沫2分别与内蒙皮1和钢蒙皮6粘接。这样一来，环境温度升高致使外侧铝外蒙皮5温度升高后，由于钢材热膨胀系数只有铝的一半，并且弹性模量比铝高一倍以上，钢蒙皮6的变形显著低于铝外蒙皮5，并且由于钢的导热特性比铝差，钢蒙皮6内侧与椴木条粘接的表面温度比铝外蒙皮5的温度低，与椴木4粘接的胶层7的强度也可以高一些，钢蒙皮6与椴木4粘接可靠性比铝外蒙皮5提高。变形量比铝外蒙皮5更小的钢蒙皮6与椴木4和聚氨酯泡沫2粘接，可靠性比铝外蒙皮5直接与椴木4和聚氨酯泡沫2粘接显著提高。

本发明的复合大板式方舱蒙皮结构的具体效果分析如下：

图3是现有大板蒙皮结构的断面几何模型，只考虑外侧的铝蒙皮、胶层和椴木。

图4是本发明的蒙皮断面实施例结构断面几何模型，与图3相类似，只考虑外侧的铝外蒙皮5、钢蒙皮6、胶层7和椴木4，在极端工况条件下，外侧环境温度设定为96℃，椴木内侧温度为55℃。

如图5和图6所示，是采用有限元方法对两种结构进行的温度场分析结果，由于钢和胶的导热系数低于铝，图6（本发明结构）上部所示的91.444℃以上的高温区域与图5（现有结构）相比向上部有明显偏移，大板方舱内部的温度场有明显变化。将温度计算的结果代入结构计算中，得到图7（现有结构）和图8（本发明结构）所示的热变形结果，大板方舱整体结构的热变形由原来的21.1μm下降到15.9μm，相对下降幅度为24.6%，这些图表及相关数据充分表明，本发明的蒙皮结构与现有结构相比，能够有效减小大板的热变形。

Claims (2)

1.一种复合大板式方舱的蒙皮结构，其特征在于：由铝外蒙皮（5）、钢蒙皮（6）、椴木（4）、方钢（3）、内蒙皮（1）依次粘接组成，椴木（4）和方钢（3）对应设置有多组，每一组椴木（4）、方钢（3）与相邻一组椴木（4）、方钢（3）之间设置有泡沫（2），泡沫（2）分别与内蒙皮（1）和钢蒙皮（6）粘接，所述铝外蒙皮（5）的厚度小于钢蒙皮（6）的厚度。

2.一种降低蒙皮热变形的方法，其特征在于：将铝外蒙皮（5）设置在最外侧，在铝外蒙皮（5）内侧设置一层钢蒙皮（6），将铝外蒙皮（5）、钢蒙皮（6）、椴木（4）、方钢（3）、内蒙皮（1）依次粘接成一体，椴木（4）和方钢（3）对应设置有多组，并且在每一组椴木（4）、方钢（3）与相邻一组椴木（4）、方钢（3）之间设置有泡沫（2），将泡沫（2）分别与内蒙皮（1）和钢蒙皮（6）粘接，所述铝外蒙皮（5）的厚度小于钢蒙皮（6）的厚度。

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