CN108638987B - 一种高压缩比内翻复合材料管冲击吸能器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高压缩比内翻复合材料管冲击吸能器，包括：复合材料管，分别连接在复合材料管两端的内翻接头及平压接头，内翻接头的内部设有向上翻转的翻转曲面，平压接头的中间开设有通孔。与现有技术相比，本发明在正常工作状态下可作为结构件使用，受较大冲击载荷后压溃并吸能，有压溃触发方式稳定、压缩比大、压溃过程中结构保持完整的优点。

Description

一种高压缩比内翻复合材料管冲击吸能器
技术领域
本发明涉及吸能结构技术领域，尤其是涉及一种高压缩比内翻复合材料管冲击吸能器。
背景技术
飞机机身下部防撞结构、直升机地板、车辆防撞梁结构、飞行器起落架、缓冲座椅等结构或者设备会受到冲击载荷作用，吸能器件可以用来保护设备或者人员免受较大的冲击。而复合材料压溃的过程可吸收大量能量，而且复合材料较轻，因而具有高吸能比的特点，适合用来做吸能器件，但是现有的复合材料吸能器件并不能同时作为结构元件使用。
中国专利CN105905056A公开了一种基于复合材料管材切割内翻压溃的冲击吸能装置，包括外套筒、切割器和定位管，所述的切割器位于外套筒内部，下端与外套筒内凸缘连接，上端与定位管连接；所述的定位管位于外套筒内部并与其内壁紧密连接，其下表面与切割器相接触；所述的外套筒、定位管和复合材料管上分别设有相对合的销钉孔，三者通过销钉紧密结合在一起。但是该专利中，没有涉及平压接头，如果没有平压结构则缺乏与结构的连接手段，如果有平压接头，而平压接头端部是封闭的，复合材料管压溃长度达到一半时开始逐渐填充内部空腔，在此过程中载荷会逐渐上升，直至复合材料管破裂。在一些情况下，载荷的上升对缓冲吸能不利，这时理想的压缩行程为管长度的一半。而本发明，平压接头上有开孔，复合材料管到达此处时可从孔中穿出，不会造成载荷上升，因此可用的压缩行程大大增加。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种高压缩比内翻复合材料管冲击吸能器。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种高压缩比内翻复合材料管冲击吸能器，包括：
复合材料管，
分别连接在复合材料管两端的内翻接头及平压接头，
所述内翻接头的内部设有向上翻转的翻转曲面，所述平压接头的中间开设有通孔。
所述复合材料管与内翻接头经铆钉连接，内翻接头的翻转曲面与内翻接头的内壁相衔接并呈平滑过渡，复合材料管受压时，其管壁沿翻转曲面弯曲，然后向内翻转，复合材料管的碎片从平压接头的通孔中穿出。
所述内翻接头的中部还设有螺纹孔，从而方便与其它部件相连接。
所述复合材料管与平压接头经铆钉连接。在平压接头的通孔的外周开设有凹槽，复合材料管的端部抵接在所述凹槽内。
所述平压接头的外侧设有外螺纹，从而方便与其它部件相连接。
复合材料管受轴向冲击载荷时，与翻转接头相连的一端铆钉被剪断，或者铆钉不断，而是将复合材料管切割成条状。然后复合材料管受内翻接头上翻转曲面的作用向内翻转，并向平压接头移动，在此过程中通过复合材料管的分层、纤维折断、基体开裂等损伤形式吸能。当到达平压接头后，复合材料碎片从平压接头的通孔中穿出，直到复合材料管完全压溃。
与现有技术相比，本发明在正常工作状态下可作为结构件使用，受较大冲击载荷后压溃并吸能，有压溃触发方式稳定、压缩比大、压溃过程中结构保持完整的优点。，另外，本发明的吸能器两端都有接头，且可与结构相连接，因此可以作为结构件；而且压溃过程中复合材料管仍然在连接头内，不会横向滑出，因此压溃过程中保持完整。
附图说明
图1为高压缩比内翻复合材料管冲击吸能器的结构示意图；
图2为图1中A-A面的结构示意图；
图3为压溃开始阶段的结构示意图；
图4为复合材料管从通孔穿出时的结构示意图。
图中，1-平压接头、2-复合材料管、3-内翻接头、4-翻转曲面、5-螺纹孔、6-通孔、7-凹槽、8-外螺纹。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例
一种高压缩比内翻复合材料管冲击吸能器，其结构如图1-2所示，包括复合材料管2，分别连接在复合材料管2两端的内翻接头3及平压接头1，内翻接头3及平压接头1均通过铆钉与复合材料管2连接。在内翻接头3的内部设有向上翻转的翻转曲面4，该翻转曲面4与内翻接头3的内壁相衔接并呈平滑过渡，复合材料管2受压时，其管壁沿翻转曲面4弯曲，然后向内翻转。另外在内翻接头3的中部还设有螺纹孔5，从而方便与其它部件相连接。在平压接头1的中间开设有通孔6。通孔6的外周开设有凹槽7，复合材料管的端部抵接在凹槽7内，并且在平压接头1的外侧设有外螺纹8，从而方便与其它部件相连接。
复合材料管2在压溃开始阶段的结构如图3所示，复合材料管2受轴向冲击载荷时，与翻转接头相连的一端铆钉被剪断，或者铆钉不断，而是将复合材料管切割成条状。然后复合材料管受内翻接头上翻转曲面的作用向内翻转，并向平压接头方向移动，如图3中箭头方向。在此过程中通过复合材料管的分层、纤维折断、基体开裂等损伤形式吸能。当到达平压接头后，复合材料碎片从平压接头的通孔中穿出，如图4中箭头方向所示，直到复合材料管完全压溃。
本发明以复合材料管为基础，利用复合材料管的分层、弯曲、撕裂、纤维折断和基体破坏来吸收冲击能量。通过两端的接头，吸能器可与结构连接，压溃触发过程稳定可靠，复合材料管几乎可以全部被压溃，压缩比高。
受到轴向压缩载荷时，复合材料管沿内翻接头的翻转曲面运动，向内翻转，产生分层、纤维折断、基体开裂等损伤，同时吸收能量。当翻转的复合材料管到达平压接头时，复合材料从通孔穿出，不影响复合材料管的继续压溃和吸能，载荷也不会上升，直到平压接头和内翻接头接触，因此具有压缩比高的特点。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (7)

1.一种高压缩比内翻复合材料管冲击吸能器，其特征在于，该吸能器包括：
复合材料管，
分别连接在复合材料管两端的内翻接头及平压接头，
所述内翻接头的内部设有向上翻转的翻转曲面，所述平压接头的中间开设有通孔；所述翻转曲面与内翻接头的内壁相衔接并呈平滑过渡，复合材料管受压时，其管壁沿翻转曲面弯曲，然后向内翻转，复合材料管的碎片从平压接头的通孔中穿出。
2.根据权利要求1所述的一种高压缩比内翻复合材料管冲击吸能器，其特征在于，所述复合材料管与内翻接头经铆钉连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种高压缩比内翻复合材料管冲击吸能器，其特征在于，所述内翻接头的中部还设有螺纹孔。
4.根据权利要求1所述的一种高压缩比内翻复合材料管冲击吸能器，其特征在于，所述复合材料管与平压接头经铆钉连接。
5.根据权利要求1所述的一种高压缩比内翻复合材料管冲击吸能器，其特征在于，所述平压接头的通孔的外周开设有凹槽。
6.根据权利要求5所述的一种高压缩比内翻复合材料管冲击吸能器，其特征在于，所述复合材料管的端部抵接在所述凹槽内。
7.根据权利要求1或4-6中任一项所述的一种高压缩比内翻复合材料管冲击吸能器，其特征在于，所述平压接头的外侧设有外螺纹。
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