CN109501397A - 一种蜂窝复合材料 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种蜂窝复合材料，包括上面板、下面板及设置于上面板与下面板之间的蜂窝芯；所述上面板及下面板均依次由第一碳纤维层、玻璃纤维层、第二碳纤维层层叠而成；所述第一碳纤维层、第二碳纤维层分别由第一碳纤维条、第二碳纤维条编织形成，所述玻璃纤维层由玻璃纤维条编织形成；所述蜂窝芯由多个蜂窝单元拼接而成，所述蜂窝单元由多个立方体结构并排堆设而成。应用本技术方案可实现保证其质量的同时，提高其吸能效率和耐撞性。

Description

一种蜂窝复合材料
技术领域
本发明涉及汽车、航空以及建筑材料领域，具体是指一种蜂窝复合材料。
背景技术
蜂窝铝板由于其重量轻、强度高、刚性好等优点，一直以来在汽车、航空以及建筑领域都有很广泛的应用。尤其是在汽车领域，随着近几年来汽车的密集度不断提高，无论是能耗，还是汽车碰撞安全性，都要求需要一种轻量化，吸能效率高，且附有一些辅助功能的材料。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种蜂窝复合材料，保证其质量的同时，提高其吸能效率和耐撞性。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种蜂窝复合材料，包括上面板、下面板及设置于上面板与下面板之间的蜂窝芯；所述上面板及下面板均依次由第一碳纤维层、玻璃纤维层、第二碳纤维层层叠而成；所述第一碳纤维层、第二碳纤维层分别由第一碳纤维条、第二碳纤维条编织形成，所述玻璃纤维层由玻璃纤维条编织形成；所述蜂窝芯由多个蜂窝单元拼接而成，所述蜂窝单元由多个立方体结构并排堆设而成。
在一较佳的实施例中，所述第一碳纤维层由两层第一碳纤维编织网相互交错重合形成；
在所述第一碳纤维编织网上包括多个第一碳纤维条依次平行设置形成的第一平行碳纤维组，以及多个第一碳纤维条依次平行且与所述第一平行碳纤维组间隔第一角度编织的第二平行碳纤维组，以及多个第一碳纤维条依次平行且与所述第一平行碳纤维组间隔第二角度编织的第三平行碳纤维组。
在一较佳的实施例中，所述玻璃纤维层由两层玻璃纤维编织网相互交错重合形成；所述玻璃纤维编织网上的玻璃纤维条的编织方式与第一碳纤维编织网上的第一碳纤维条的编织方式相同。
在一较佳的实施例中，所述第一角度为60度，所述第二角度为120度。
在一较佳的实施例中，所述第二碳纤维层上的第二碳纤维条相互正交编织。
在一较佳的实施例中，所述蜂窝单元具体为一正六边形的蜂窝单元。
在一较佳的实施例中，组成所述正六边形的蜂窝单元的六条边框具体由体心立方堆叠而成，每个边框上均设置四列的体心立方，两个相互抵接的边框的抵接处具体以角平分线方式分割组合而成。
在一较佳的实施例中，所述体心立方具体为蜂窝壁板格式，即所述体心立方的六个面分别设置有两条相互交错的加劲肋。
在一较佳的实施例中，所述上面板与蜂窝芯之间及所述下面板与蜂窝芯之间均设置有粘剂层。
在一较佳的实施例中，所述蜂窝芯具体由铝材质制成。
相较于现有技术，本发明的技术方案具备以下有益效果：
1.碳纤维具有良好的吸能性和耐撞性，上下面板采用相互交错排列的纤维铺层的组合，相比于传统的纤维铺层，能提供良好的吸能性和耐撞性。其次在结构上，并排设置的立方体结构相较于传统的蜂窝壁具有更好的耐撞性和吸能效率。并排设置的立方体结构形成的六边形的蜂窝单元本身便构成十分稳定的结构，在碰撞过程中，其经过弹性形变,屈服阶段及致密过程三个阶段，并随着应变率的增加,其屈服应力的也呈上升的趋势，这表明该结构在被压缩过程中能够在保持相对较低的应力下吸收大量的压缩能量。
2.本身碳纤维板和铝材便具有轻质和良好的力学性能的特性，碳纤维的抗拉性能较突出，而铝材具有良好的抗压性能，以铝材做蜂窝芯，碳纤维做面板材料的组合，可以起到优势互补，相辅相成的作用。其次用并排设置的立方体结构代替现有的蜂窝壁，在保证其低质量的同时极大程度地增加了其强度、刚度和结构稳定性。其次上下面板采用相互交错排列的纤维铺层的组合，能提供良好的抗弯和低速冲击性能，底层正交排列的碳纤维层又能增加该面板更多角度的抗拉强度。上下面板均采用碳素纤维做上下铺层和玻璃纤维做夹层的三明治结构增强了其抗疲劳性，提高了材料整体的力学性能。
3.以立方体结构堆叠的形式形成蜂窝结构，有足够多的孔隙，并且音波通过三明治结构的逐成削减，达到良好的降噪效果，同时玻璃纤维本身便具有隔音的功效。碳素纤维板具有良好的隔热功能，该复合板上下面板均附有两层碳纤维层，使该板实现良好的隔热效果，中间的玻璃纤维层使其具有防火功效。另外，碳纤维层和玻璃纤维层做成的三明治结构均赋予该板优良的耐腐蚀性能。
附图说明
图1为本发明优选实施例中蜂窝复合材料的整体结构示意图；
图2为本发明优选实施例中蜂窝复合材料的上面板结构示意图；
图3为本发明优选实施例中蜂窝复合材料的第一碳纤维编织网整体结构示意图；
图4为本发明优选实施例中蜂窝复合材料的第一碳纤维层结构示意图；
图5为本发明优选实施例中蜂窝复合材料的第二碳纤维层结构示意图；
图6为本发明优选实施例中蜂窝复合材料的蜂窝芯结构示意图；
图7为本发明优选实施例中蜂窝复合材料的蜂窝芯的局部放大示意图；
图8为本发明优选实施例中蜂窝复合材料的体心立方结构示意图。
具体实施方式
下文结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
一种蜂窝复合材料，参考图1至2，包括上面板1、下面板4及设置于上面板1与下面板4之间的蜂窝芯3；所述上面板1及下面板4均依次由第一碳纤维层101、玻璃纤维层102、第二碳纤维层103层叠而成；所述第一碳纤维层101、第二碳纤维层103分别由第一碳纤维条、第二碳纤维条1031编织形成，所述玻璃纤维层102由玻璃纤维条编织形成；所述蜂窝芯3由多个蜂窝单元31拼接而成，所述蜂窝单元31由多个立方体结构并排堆设而成。所述上面板1与蜂窝芯3之间及所述下面板4与蜂窝芯3之间均设置有粘剂层2。
碳纤维具有良好的吸能性和耐撞性，上下面板4采用相互交错排列的纤维铺层的组合，相比于传统的纤维铺层，能提供良好的吸能性和耐撞性。其次在结构上，并排设置的立方体结构相较于传统的蜂窝壁具有更好的耐撞性和吸能效率。并排设置的立方体结构形成的六边形的蜂窝单元31本身便构成十分稳定的结构，在碰撞过程中，其经过弹性形变,屈服阶段及致密过程三个阶段，并随着应变率的增加,其屈服应力的也呈上升的趋势，这表明该结构在被压缩过程中能够在保持相对较低的应力下吸收大量的压缩能量。
具体来说，参考图3至4，所述第一碳纤维层101由两层第一碳纤维编织网相互交错重合形成；在所述第一碳纤维编织网上包括多个第一碳纤维条依次平行设置形成的第一平行碳纤维组1011，以及多个第一碳纤维条依次平行且与所述第一平行碳纤维组1011间隔第一角度编织的第二平行碳纤维组1012，以及多个第一碳纤维条依次平行且与所述第一平行碳纤维组1011间隔第二角度编织的第三平行碳纤维组1013。所述玻璃纤维层102由两层玻璃纤维编织网相互交错重合形成；所述玻璃纤维编织网上的玻璃纤维条的编织方式与第一碳纤维编织网上的第一碳纤维条的编织方式相同。在本实施例中，所述第一角度为60度，所述第二角度为120度。
具体来说，参考图5，所述第二碳纤维层103上的第二碳纤维条1031相互正交编织。
本身碳纤维板和铝材便具有轻质和良好的力学性能的特性，碳纤维的抗拉性能较突出，而铝材具有良好的抗压性能，以铝材做蜂窝芯3，碳纤维做面板材料的组合，可以起到优势互补，相辅相成的作用。其次用并排设置的立方体结构代替现有的蜂窝壁，在保证其低质量的同时极大程度地增加了其强度、刚度和结构稳定性。其次上下面板4采用相互交错排列的纤维铺层的组合，能提供良好的抗弯和低速冲击性能，底层正交排列的碳纤维层又能增加该面板更多角度的抗拉强度。上下面板4均采用碳素纤维做上下铺层和玻璃纤维做夹层的三明治结构增强了其抗疲劳性，提高了材料整体的力学性能。
具体来说，参考图6至7，所述蜂窝单元31具体为一正六边形的蜂窝单元31。组成所述正六边形的蜂窝单元31的六条边框311具体由体心立方3111堆叠而成，每个边框311上均设置四列的体心立方3111，两个相互抵接的边框311的抵接处具体以角平分线方式分割组合而成。所述体心立方3111具体为蜂窝壁板格式，如图8所示，即所述体心立方3111的六个面分别设置有两条相互交错的加劲肋31111。
所述蜂窝芯3具体由铝材质制成。以立方体结构堆叠的形式形成蜂窝结构，有足够多的孔隙，并且音波通过三明治结构的逐成削减，达到良好的降噪效果，同时玻璃纤维本身便具有隔音的功效。碳素纤维板具有良好的隔热功能，该复合板上下面板4均附有两层碳纤维层，使该板实现良好的隔热效果，中间的玻璃纤维层102使其具有防火功效。另外，碳纤维层和玻璃纤维层102做成的三明治结构均赋予该板优良的耐腐蚀性能。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (10)

1.一种蜂窝复合材料，其特征在于包括上面板、下面板及设置于上面板与下面板之间的蜂窝芯；所述上面板及下面板均依次由第一碳纤维层、玻璃纤维层、第二碳纤维层层叠而成；所述第一碳纤维层、第二碳纤维层分别由第一碳纤维条、第二碳纤维条编织形成，所述玻璃纤维层由玻璃纤维条编织形成；所述蜂窝芯由多个蜂窝单元拼接而成，所述蜂窝单元由多个立方体结构并排堆设而成。
2.根据权利要求1所述的蜂窝复合材料，其特征在于，所述第一碳纤维层由两层第一碳纤维编织网相互交错重合形成；
在所述第一碳纤维编织网上包括多个第一碳纤维条依次平行设置形成的第一平行碳纤维组，以及多个第一碳纤维条依次平行且与所述第一平行碳纤维组间隔第一角度编织的第二平行碳纤维组，以及多个第一碳纤维条依次平行且与所述第一平行碳纤维组间隔第二角度编织的第三平行碳纤维组。
3.根据权利要求2所述的蜂窝复合材料，其特征在于，所述玻璃纤维层由两层玻璃纤维编织网相互交错重合形成；所述玻璃纤维编织网上的玻璃纤维条的编织方式与第一碳纤维编织网上的第一碳纤维条的编织方式相同。
4.根据权利要求1或2所述的蜂窝复合材料，其特征在于，所述第一角度为60度，所述第二角度为120度。
5.根据权利要求1所述的蜂窝复合材料，其特征在于，所述第二碳纤维层上的第二碳纤维条相互正交编织。
6.根据权利要求1所述的蜂窝复合材料，其特征在于，所述蜂窝单元具体为一正六边形的蜂窝单元。
7.根据权利要求6所述的蜂窝复合材料，其特征在于，组成所述正六边形的蜂窝单元的六条边框具体由体心立方堆叠而成，每个边框上均设置四列的体心立方，两个相互抵接的边框的抵接处具体以角平分线方式分割组合而成。
8.根据权利要求7所述的蜂窝复合材料，其特征在于，所述体心立方具体为蜂窝壁板格式，即所述体心立方的六个面分别设置有两条相互交错的加劲肋。
9.根据权利要求1至3或5至8中任意一项所述的蜂窝复合材料，其特征在于，所述上面板与蜂窝芯之间及所述下面板与蜂窝芯之间均设置有粘剂层。
10.根据权利要求1至3或5至8中任意一项所述的蜂窝复合材料，其特征在于，所述蜂窝芯具体由铝材质制成。
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