CN102596607A - 板结构的碳纤维增强塑料梁 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种板结构的碳纤维增强塑料(CFRP)梁；更具体地，本发明涉及一种构成在建筑材料、建筑物、汽车、船舶等中使用的结构材料的板结构的碳纤维增强塑料梁(20)。根据本发明的板结构的碳纤维增强塑料梁由CFRP板(11)、用于防止该CFRP板弯曲的多个弯曲防止构件(21)、装配在该弯曲防止构件上的铝板(22)、以及用于支撑该铝板的多个支撑块(31)构成。

Description

板结构的碳纤维增强塑料梁
技术领域
本发明涉及一种板结构的碳纤维增强塑料(以下简写成“CFRP”)梁(Carbon Fiber Reinforced Plastic beam)；更具体地，本发明涉及一种构成在建筑材料(building materials)、建筑物(structures)、汽车(automobiles)、船舶(vessels)等中使用的结构材料的板结构的CFRP梁。
背景技术
一般地讲，板结构的CFRP梁用于公共建设工程、建筑物和汽车、船舶等。
此外，如图1和图2所示，方管形的CFRP梁主要被用作传统的CFRP梁。
本文中，如上所述，CFRP构成作为碳纤维增强塑料的碳纤维和热硬化塑料的各种复合材料
这样的CFRP具有以下特性。
第一，它具有高的强度重量比，且轻而牢固。在纤维方向上，碳纤维具有与高强度钢相同水平的张力(强度，tension)，具有比钛更高等级的弹性，并且是比重为铝的60％的超轻材料。
第二，几乎不会出现收缩和膨胀，而且测量精度极高。对于CFRP，在纤维方向上热膨胀的计算(值)几乎为0，且在高温下存在很小的收缩。因此，当通过层压方法进行层压时，可得到热膨胀计算(值)为0的CFRP。
第三，良好的冲击吸收性，且在地震中是高度有效的。由于塑料和纤维的组合作用，所以CFRP是高度冲击吸收性的，且具有高的衰减率。
因此，由于这样的特性，CFRP被用作结构材料
图1是传统方管形CFRP梁的透视图；图2是图1的一部分的放大图。
参考图1和图2，传统方管形CFRP梁由CFRP板11、方形内模(squareinternal mold)12和模支撑构件(mold support member)13构成。
本文中，如果这样的传统方管形CFRP梁的尺寸发生改变，则必须重新制造内模，该尺寸改变很难进行，制造周期需要很长一段时间，且产生昂贵的制造成本，这些是有问题的。
另外，这样的传统方管形CFRP梁不能充当针对增加的外部负荷条件的对策(抵抗措施或对抗物，countermeasure)，这是有问题的。
发明内容
因此，形成本发明的目的是解决这些问题；本发明的目的是提供一种应用于10G或更大的工程横轴(project cross axis)的具有高精确度、高强度水平的板结构的CFRP梁。
根据本发明的板结构的CFRP梁由CFRP板、用于防止CFRP板弯曲的多个弯曲防止构件(flex preventing member)、装配在该弯曲防止构件上的铝板、以及用于支撑该铝板的多个支撑块(support block)构成。
另外，本发明的特征在于，其中弯曲防止构件布置成使它们在铝板的上下表面上彼此相互地交替。
此外，本发明的特征在于，其中弯曲防止构件可在宽度方向上延伸。
进一步地，本发明的特征在于，其中弯曲防止构件以近的间隔定位，以使它可充当对于外部压力条件的对策。
如上所述，根据本发明的板结构的CFRP梁能够获得以下效果。
第一，由于是组合式板结构，所以制造周期减少，使得制造成本可以降低，这是有益的。
第二，由于该CFRP板，所以易于完成制造，这是有益的。
第三，模具的制造简单，并且在制造模具时可以使用常规材料，这是有益的。
第四，除长度方向上的尺寸在包括宽度方向上的尺寸的改变也可以随意地进行，这是有益的。
第五，由于模具的加强，针对外部负荷条件的对策是可能的，这是有益的。
第六，由于最小化了CFRP板的加工表面，所以加工成本可以降低。
附图说明
下面，参照附图对本发明的板结构的CFRP梁进行更详细描述。
图1是传统的CFRP材料的结构构件的透视图。
图2是图1的一部分的放大图。
图3是根据本发明的板结构的CFRP梁的透视图。
图4是根据本发明的板结构的CFRP梁的分解透视图。
具体实施方式
在本发明的解释中，在相关公众可获得的技术或组成(组合物)的具体解释被判断为可能使得本发明的主旨是不必要的情况下，省略对其的详细解释。而且，本文中提及的术语在考虑到本发明的功能情况下已被定义；因此，它们可能根据客户、操作者或用户的目的而不同。所以，这些定义必须基于涉及本发明的总体细节。
在所有附图中使用的标号分别代表相同结构元件。
图3是根据本发明的板结构的CFRP梁的透视图；图4是根据本发明的板结构的CFRP梁的分解透视图。
参考图3至图4，根据本发明板的板结构的CFRP梁20由两个CFRP板11、用于防止CFRP板11弯曲的多个弯曲防止构件21、铝板22、以及用于支撑该铝板22的多个支撑块31构成。
本文中，弯曲防止构件21被布置成使它们在铝板22的上下表面上彼此相互交替，使得本发明可充当对于施加至该CFRP板11的外部负荷的有效对策。
测得的由于根据本发明的板结构的CFRP梁20的温度变化导致的这样的体积变化的结果如下表1所示。
Figure BDA0000147547350000051
表1：因温度变化而变化的体积
关于表1的测量中使用的条件，初始温度为22℃，并且由于温度从20℃到100℃的变化导致的长度上的体积变化在X、Y和Z三个方向上进行测量；高度计和游标卡尺用作测量仪器。
参考表1，如测量结果表明的，由于温度的不同而发生改变；结果显示了其中体积差随温度增高而增大。
铝表现出每10℃的平均增加体积为0.02mm，而CFRP显示出体积变化为铝体积变化的1/3。另外，当设置为初始测量温度时，体积变化显示出在最初测量温度时测得的值。
与传统方管形CFRP梁10相比，根据本发明的板结构的CFRP梁20的左右侧被形成为CFRP板11，使得与传统方管形CFRP梁10相比，制造单元成本可以降低且制造周期缩短。
此外，根据本发明的板结构的CFRP梁20被延伸是可能的，这与传统方管形CFRP梁10相同；因为对于本发明，内膜不是必要的，所以它可以在宽度方向上延伸，这对于传统方管形CFRP梁10是不可能的。
例如，只要装配在铝板22上的弯曲防止构件21的长度被延伸，则板结构的CFRP梁20可以在宽度方向上根据需要而被延伸。
此外，通过增加简单地装配在铝板22上的弯曲防止构件21的数目，本发明可以充当对于外部压力条件的对策(对抗物，countermeasure)。
本文中，用于防止CFRP板11弯曲的弯曲防止构件21、铝板和多个支撑块31可以使用一般的钢材料或高强度钢材料。
利用根据本发明的板结构的CFRP梁，内膜不是必要的，用于外部温度和高压用途的模具的制造简单，制造周期缩短且重量减少，在长度和宽度方向上的尺寸变化和加工容易进行，并且大体积叠层(lamination)运输是可能的。
以这种方式，尽管根据本发明的板结构的CFRP梁与传统方管形CFRP梁相比具有轻重量，但是它在强度方面是优异的。
另外地，因为来自现有压力的长度消除了限制因素，所以它可以应用于从第十代及超过第10代的半导体系统。
而且，由于板结构的设计，本发明可以充当用于各种系统设计的直接对策。
此外模具不是必需的板结构可以充当用于逐渐开发供应链管理市场条件的对策。
根据本发明的板结构的CFRP梁可以应用于需要2500mm或更大膛口(stoke)的系统、具有高速度和高加速条件的系统、在小区域内需要高精确度的系统、以及需要高收费装载量条件的系统。
如上所述的本发明已经基于精细的工作实例进行了解释，但是这些工作实例不用于限制本发明，而是用于举例说明的目的；因而，对于本发明所属领域的技术人员来说，在没有偏离本发明的技术的情况下，可以对以上工作实例进行各种各样的变化、更改或调整。因此，本发明的保护范围必需被解释为包括包含在本发明技术的主旨范围内的所有实例的变化、更改或调整。

Claims (7)

1.板结构的CFRP梁，其特征在于，由CFRP板(11)、用于防止所述CFRP板(11)弯曲的多个弯曲防止构件(21)、铝板(22)、以及用于支撑所述铝板(22)的多个支撑块(31)构成。
2.根据权利要求1所述的板结构的CFRP梁，其特征在于，由两个彼此面对的细长CFRP板(11)、所述弯曲防止构件(21)，所述铝板(22)、以及被布置在所述CFRP板(11)之间的所述支撑块(31)构成，其中所述支撑块(31)限定所述CFRP板(11)之间的距离并由此限定所述板结构的CFRP梁(20)的宽度。
3.根据权利要求1所述的板结构的CFRP梁，其特征在于，所述铝板(22)被固定至所述支撑块(31)。
4.根据权利要求3所述的板结构的CFRP梁，其特征在于，所述支撑块(31)被固定至所述CFRP板(11)。
5.根据权利要求1所述的板结构的CFRP梁，其特征在于，所述弯曲防止构件(21)被固定至所述CFRP板(11)。
6.根据权利要求1所述的板结构的CFRP梁，其中，所述弯曲防止构件(21)被布置成使它们在所述铝板(22)的上下表面上彼此相互交替。
7.根据权利要求1所述的板结构的CFRP梁，其中，所述弯曲防止构件(21)在宽度方向上延伸。
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