CN109334166A - 一种轻质多功能手征超结构夹芯复合结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种轻质多功能手征超结构夹芯复合结构，包括第一外表面(L1)钢板，表层下面为聚脲弹性体层(L2)，再下方为钢板(L3)，并与由金属泡沫填充的手征结构(L4)相连，其中手征夹芯结构具有三韧带、四韧带或六韧带等几种构型，再与钢板(L5)相连接，并进一步连接聚脲弹性体层(L6)，最后与夹芯板第二外边面钢板相连接，形成复合夹芯结构。该结构能够显著减少重量，且具有承载、吸声、隔振、抗冲击、防爆炸等多种功能。

Description

一种轻质多功能手征超结构夹芯复合结构
技术领域
本发明涉及一种复合结构，具体涉及一种轻质多功能复合结构。
背景技术
随着科技的迅速发展进步，通过轻量化技术实现节能目标并尽可能降低制造和运行成本，已经成为汽车、航空航天、轨道交通、海洋工程等领域装备和工程的必然要求。通过将结构和功能集成，兼顾结构轻质和多种优良性能相结合的先进材料与结构以满足不同的工程应用需求，从而实现多功能结构与工程材料的结合。近年来，随着材料的制备与成型技术的不断成熟，超轻多孔金属泡沫材料制备成本大幅下降、生产效率大幅提高，具有典型的多功能性，集成了优异的力、电、热、声等多种性能与一体，因此可以被广泛应用于航空航天、交通运输、海洋工程、舰船等领域。
手征结构在外部载荷作用下，角点会发生旋转，引起与角点相连的韧带会发生弯曲主导的变形，结构中的环形角点旋转自由度为结构增加了额外设计参数，能够通过调控和优化手征超结构的构型实现多功能性，比如结构轻量化、抑振、减振降噪降噪、抗冲击吸能等。
多孔金属泡沫填充手征夹芯与双层实体面板复合形成的夹芯复合结构，从而实现功能材料与结构的轻量化、减振、抗冲击、防爆炸多功能一体化。典型的夹芯复合结构一般选择单一芯层或者采用其他功能材料填充的格栅/点阵夹芯结构，尽管填充材料可以实现一定程度的多功能性，但是制备工艺复杂，成本高且能实现的多功能性相对局限，限制了其工程应用领域和范围。为了充分发挥和综合提高夹芯板的多功能性，开发和设计能够实现轻质、隔声、减振降噪、抗冲击、防爆炸一体化多功能目标的夹芯复合结构，满足工程设计需求的同时实现对夹芯板经济型、批量化生产的要求。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种轻质多功能复合结构，该结构具有承载、吸声、减振降噪、抗冲击、防爆炸吸能等多种功能一体化。
为了达成上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种轻质多功能复合结构，包括所述的第一外表面(1)、第二外表面(7)，以及外表面下方的聚脲弹性体面板(2)和(6)，以及介于聚脲弹性体面板(2)和(6)之间的泡沫填充手征夹芯复合板，其特征在于上、下内面板(3)和(5)为金属板，中间夹芯层为泡沫填充手征夹芯结构(4)。
所述手征夹芯结构层(4)中的手征结构构型为具有三韧带、四韧带或六韧带的周期性胞元结构。
所述金属泡沫填充手征夹芯层(4)的泡沫材料为泡沫铝、泡沫铝合金、泡沫铜或者泡沫钢。
所述的第一外表层(1)和第二外表层(7)的金属面板为铝合金或者钢。
所述的第一外表层(1)和第二外表层(7)的金属面板的厚度相同或者不同。
所述的第一外表层内层(2)和第二外表层内层(6)为聚脲弹性体或者聚四氟乙烯防爆材料层。
所述的第一外表层内层(2)和第二外表层内层(6)高聚物防爆层的厚度相同或者不同。
所述的第一外表面(1)和第一外表面内面(2)、第一外表面(7) 和第一外表面内面(6)、第一外表面内面(2)和内部手征夹芯复合板上面板(3)、第一外表面内面(6)和内部手征夹芯复合板下面板 (5)、手征夹芯复合板上面板(3)和泡沫填充手征夹芯层(4)、手征夹芯复合板下面板(5)和泡沫填充手征夹芯层(4)通过焊接或者强力胶粘接在一起。
与现有技术相比，本发明有如下优点：
1、本发明的轻质多功能复合结构由泡沫填充手征夹芯层(4)、泡沫填充手征夹芯复合板上、下面板(3)和(5)、第一外表面下层抗爆炸高聚物夹层板(2)和(6)、以及第一外表面(1)和(7)复合而成；
2、由聚脲或者聚四氟乙烯层(2)和(6)、金属面板(1)、 (7)、(3)、(5)和泡沫填充手征结构(4)构成的多层复合结构能够显著减小本发明的重量；
3、最中间夹芯层由无序的金属泡沫和手征结构(4)复合起来，构成的泡沫填充手征夹芯结构能够充分发挥泡沫材料的吸声、冲击吸能特性和手征结构的抑振降噪功能，提升结构的综合性能。
4、泡沫填充手征夹芯层(4)的金属泡沫材料构成的吸声体，用于吸收声音中的高频信号，并具有一定的抗冲击吸能功能，其中的手征结构具有低频抑振功能；第一外面板(1)和(7)下面的聚脲或者聚四氟乙烯层(2)和(6)具有抗爆炸吸能、扩大爆炸冲量脉宽，减少爆炸波峰值应力的功能；
5、由聚脲或者聚四氟乙烯层(2)和(6)、金属面板(1)、 (7)、(3)、(5)和泡沫填充手征结构(4)构成的多层复合结构具有较高的整体抗弯刚度，而且泡沫填充手征夹芯层具有优异的低频抑振减振降噪功能，从而导致泡沫填充手征夹芯复合结构具有较高的固有频率，适合用于工程结构的低频抑振和吸声降噪应用。
6、金属泡沫填充手征夹芯层(4)和聚脲或者聚四氟乙烯层 (2)和(6)、金属面板(1)、(7)、(3)、(5)构成的多层复合结构具有高比刚度、比强度、抗冲击吸能、抗爆炸、低频抑振、吸声降噪等优异性能，所用复合结构材料具有较高的化学稳定性和可回收特点。
7、由此上述可见，该新型轻质泡沫填充手征夹芯复合板结构集成了吸声降噪、轻质、抗冲击、防爆炸、减振等多种优异特性。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
具体实施办法
下面结合附图和具体实施方法对本发明专利做进一步详细说明。
如图1所示，本发明一种泡沫填充手征夹芯复合结构，包括第一外表面(1)和(7)、第一外表面下层抗爆炸高聚物夹层(2)和 (6)、泡沫填充手征夹芯复合板上、下面板(3)和(5)、泡沫填充手征夹芯层(4)。
优选的，金属泡沫填充手征夹芯层(4)中的手征结构构型为具有三韧带、四韧带或六韧带的周期性胞元结构。本实施方案选取的为四韧带手征结构。
优选的，金属泡沫填充手征夹芯层(4)的泡沫材料为泡沫铝、泡沫铝合金、泡沫铜或者泡沫钢。
优选的，上外表面(1)和下外表(7)的材料为铝合金或者钢。
优选的，上表面(1)和下表层(7)的临近层抗爆炸高聚物夹层(2)和(6)的材料为聚脲或者聚四氟乙烯。
上表层(1)和下表层内层(7)高聚物防爆层的厚度相同或者不同。
上表层内层(2)和下表层内层(6)高聚物防爆层的厚度相同或者不同。
第一外表面(1)和第一外表面内面(2)、第一外表面(7) 和第一外表面内面(6)、第一外表面内面(2)和内部手征夹芯复合板上面板(3)、第一外表面内面(6)和内部手征夹芯复合板下面板 (5)、手征夹芯复合板上面板(3)和泡沫填充手征夹芯层(4)、手征夹芯复合板下面板(5)和泡沫填充手征夹芯层(4)通过焊接或者强力胶粘接在一起。

Claims (8)

1.一种轻质多功能泡沫填充手征夹芯多功能复合结构，其特征在于：包括第一外表面(1)、第二外表面(7)，以及外表面下方的聚脲弹性体面板(2)和(6)，以及介于聚脲弹性体面板(2)和(6)之间的泡沫填充手征夹芯复合板，其特征在于上、下内面板(3)和(5)为金属板，中间夹芯层为泡沫填充手征夹芯结构(4)。
2.根据权利要求1所述的泡沫填充手征夹芯轻质多功能复合结构，其特征在于：所述的手征夹芯结构层(4)为具有三韧带、四韧带或六韧带的周期性胞元结构。
3.根据权利要求1和2所述的泡沫填充手征夹芯轻质多功能复合结构，其特征在于：所述金属泡沫填充手征夹芯层(4)的泡沫材料为泡沫铝、泡沫铝合金、泡沫铜或者泡沫钢。
4.根据权利要求1和2所述的泡沫填充手征夹芯轻质多功能复合结构，其特征在于：所述的第一外表层(1)和第二外表层(7)的材料为的泡沫材料为泡沫铝、泡沫铝合金、泡沫铜或者泡沫钢。
5.根据权利要求1和2所述的泡沫填充手征夹芯轻质多功能复合结构，其特征在于：所述的第一外表层内层(2)和第二外表层内层(6)的材料为聚脲弹性体或者聚四氟乙烯防爆材料层。
6.根据权利要求1和2所述的泡沫填充手征夹芯轻质多功能复合结构，其特征在于：所述的第一外表层(1)和第二外表层(7)的金属面板厚度相同或者不同。
7.根据权利要求1和2所述的泡沫填充手征夹芯轻质多功能复合结构，其特征在于：所述的第一外表层内层(2)和第二外表层内层(6)高聚物防爆弹性层的厚度相同或者不同。
8.根据权利要求1和2所述的泡沫填充手征夹芯轻质多功能复合结构，其特征在于：所述的第一外表面(1)、第二外表面(7)，以及外表面下方的聚脲弹性体面板(2)和(6)，以及介于聚脲弹性体面板(2)和(6)之间的泡沫填充手征夹芯复合板，其特征在于上、下内面板(3)和(5)为金属板，中间夹芯层为泡沫填充手征夹芯结构(4)。
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