CN109681562A - 基于内翻复合材料管的重复使用变载荷吸能支柱 - Google Patents

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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F7/00—Vibration-dampers; Shock-absorbers
    • F16F7/08—Vibration-dampers; Shock-absorbers with friction surfaces rectilinearly movable along each other

Abstract

本发明涉及基于内翻复合材料管的重复使用变载荷吸能支柱，包括支柱外筒及支柱，支柱部分套设在支柱外筒内，其余部分伸出所述支柱外筒，支柱外筒内设有翻转帽，该翻转帽与套设在支柱外筒内的支柱的端面接触，翻转帽由薄片、顶接在薄片内表面的曲面曲率调节器组成，薄片设有数个，组合成向中心收缩并向所述支柱端面伸出的结构。与现有技术相比，本发明在曲率调节器的作用下，薄片可产生弯曲变形，改变翻转曲面的曲率，从而调整反馈的载荷。

Description

基于内翻复合材料管的重复使用变载荷吸能支柱
技术领域
本发明涉及冲击吸能技术领域，尤其是涉及一种基于内翻复合材料管的重复使用变载荷吸能支柱。
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，且复合材料密度较低，因而具有高吸能比的特点，适合用来做吸能器件。有些情况下，需要对缓冲载荷进行调整，适合应用需求。
中国专利CN108638987A公开了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。但是该专利中，吸能器的输出载荷与翻转曲面的半径有关，一旦组装完成，吸能器的反馈载荷便是确定的；而且当铆钉被剪断之后，复合材料管与翻转帽脱离，不能再次使用。
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基于内翻复合材料管的重复使用变载荷吸能支柱。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
基于内翻复合材料管的重复使用变载荷吸能支柱，包括支柱外筒及支柱，所述支柱部分套设在所述支柱外筒内，为溃缩段，其余部分伸出所述支柱外筒，
所述支柱外筒内设有翻转帽，该翻转帽与套设在所述支柱外筒内的所述支柱的端面接触，
所述翻转帽由薄片、顶接在所述薄片内表面的曲面曲率调节器组成，所述薄片设有数个，组合成向中心收缩并向所述支柱端面伸出的结构。
在压缩载荷的作用下，溃缩段与翻转帽接触的端面沿翻转曲面向内翻转溃缩，通过复合材料管的分层、基体开裂、纤维折断等失效模式来吸收能量，翻转后的复合材料管填充在其空腔内。
所述薄片设有数个，组合成向中心收缩并向所述支柱端面伸出的结构，并且薄片为两层结构，叠加构成翻转曲面。
所述翻转帽的外侧还设有帽体，外侧与所述支柱外筒的内侧匹配连接，内置所述曲面曲率调节器。
所述曲面曲率调节器由瓣状圆片组成，调节器朝向所述薄片的方向设有数个支撑环。
所述支撑环呈同心设置。
内侧支撑环的直径小于外侧支撑环的直径，高度大于外侧支撑环的高度，当调节器上各个支撑环高度不同时，其对薄片的支撑也不同，从而改变翻转曲面的曲率。另外支撑环可以沿支柱外筒的轴向移动，这样也可以调节对薄片的支撑从而改变翻转曲面的曲率。复合材料管溃缩段翻转所需的载荷受翻转曲面的曲率影响，因此，通过对翻转曲面曲率的调节可使吸能支柱适合不同的缓冲载荷输出需求。在曲率调节器的作用下，薄片可产生弯曲变形，改变翻转曲面的曲率，从而调整反馈的载荷。
翻转帽与支柱外筒内壁可固定，也可沿轴向调整位置，当复合材料支柱缩短后，再次使用时，通过调节翻转帽的轴向位置，可顶出复合材料支柱，使吸能支柱恢复原长度，实现多次使用。溃缩段也可更换，可实现吸能支柱的重复使用。支柱外筒接口处有锁紧装置，保证在受拉情况下，复合材料支柱不会滑出。
所述支柱外筒以及所述支柱的端部设有接头。
与现有技术相比，本发明可以通过改变翻转帽的位置以及支撑环的高度调节翻转曲面的曲率，进而可以使吸能支柱适合不同的缓冲载荷输出需求。当复合材料管溃缩后，吸能支柱总长度减小，通过调整翻转帽在外筒内的位置，可以使吸能支柱恢复原长度，并且翻转帽与复合材料管保持接触，从而可实现多次使用。
附图说明
图1为基于内翻复合材料管的重复使用变载荷吸能支柱的结构示意图；
图2为翻转帽的结构示意图；
图3为翻转曲面曲率调节器的结构示意图。
图中，1-支柱外筒、2-支柱、3-外筒接头、4-支柱接头、5-翻转帽、6-薄片、7-曲面曲率调节器、8-支撑环。
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
基于内翻复合材料管的重复使用变载荷吸能支柱，其结构如图1所示，包括支柱外筒1及支柱2，支柱2部分套设在支柱外筒1内，为溃缩段，其余部分伸出所支柱外筒1，在支柱外筒1内设有翻转帽5，该翻转帽5与套设在支柱外筒1内的支柱2的溃缩段的端面接触。在压缩载荷的作用下，溃缩段与翻转帽接触的端面沿翻转曲面向内翻转溃缩，通过复合材料管的分层、基体开裂、纤维折断等失效模式来吸收能量，翻转后的复合材料管填充在其空腔内。另外在支柱外筒1以及支柱2的端部还分别设置有外筒接头3以及支柱接头4，方便与其他部件连接。
翻转帽5的结构如图2所示，由薄片6、顶接在薄片6内表面的曲面曲率调节器7组成，薄片6设有数个，组合成向中心收缩并向支柱溃缩段端面伸出的结构，并且薄片为两层结构，叠加构成翻转曲面。翻转帽的外侧还可以设有帽体，外侧与支柱外筒的内侧匹配连接，内置曲面曲率调节器7。曲面曲率调节器7的结构如图3所示，由瓣状圆片组成，调节器朝向薄片的方向设有数个支撑环8。支撑环8呈同心设置，内侧支撑环的直径小于外侧支撑环的直径，高度大于外侧支撑环的高度，当调节器上各个支撑环8高度不同时，其对薄片的支撑也不同，从而改变翻转曲面的曲率。另外支撑环可以沿支柱外筒的轴向移动，这样也可以调节对薄片的支撑从而改变翻转曲面的曲率。复合材料管溃缩段翻转所需的载荷受翻转曲面的曲率影响，因此，通过对翻转曲面曲率的调节可使吸能支柱适合不同的缓冲载荷输出需求。
翻转帽与支柱外筒内壁可固定，也可沿轴向调整位置，当复合材料支柱缩短后，再次使用时，通过调节翻转帽的轴向位置，可顶出复合材料支柱，使吸能支柱恢复原长度，实现多次使用。溃缩段也可更换，可实现吸能支柱的重复使用。支柱外筒接口处可安装锁紧装置，保证在受拉情况下，复合材料支柱不会滑出。
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 (10)

1.基于内翻复合材料管的重复使用变载荷吸能支柱，包括支柱外筒及支柱，所述支柱部分套设在所述支柱外筒内，其余部分伸出所述支柱外筒，
其特征在于，所述支柱外筒内设有翻转帽，该翻转帽与套设在所述支柱外筒内的所述支柱的端面接触，
所述翻转帽由薄片、顶接在所述薄片内表面的曲面曲率调节器组成，所述薄片设有数个，组合成向中心收缩并向所述支柱端面伸出的结构。
2.根据权利要求1所述的基于内翻复合材料管的重复使用变载荷吸能支柱，其特征在于，所述薄片为两层结构，叠加构成翻转曲面。
3.根据权利要求1所述的基于内翻复合材料管的重复使用变载荷吸能支柱，其特征在于，所述翻转帽的外侧还设有帽体，外侧与所述支柱外筒的内侧匹配连接，内置所述曲面曲率调节器。
4.根据权利要求1或3所述的基于内翻复合材料管的重复使用变载荷吸能支柱，其特征在于，所述曲面曲率调节器由瓣状圆片组成，调节器朝向所述薄片的方向设有数个支撑环。
5.根据权利要求4所述的基于内翻复合材料管的重复使用变载荷吸能支柱，其特征在于，所述支撑环呈同心设置。
6.根据权利要求5所述的基于内翻复合材料管的重复使用变载荷吸能支柱，其特征在于，内侧支撑环的直径小于外侧支撑环的直径。
7.根据权利要求5所述的基于内翻复合材料管的重复使用变载荷吸能支柱，其特征在于，内侧支撑环的高度大于外侧支撑环的高度。
8.根据权利要求4所述的基于内翻复合材料管的重复使用变载荷吸能支柱，其特征在于，所述支撑环可以沿支柱外筒的轴向移动。
9.根据权利要求1所述的基于内翻复合材料管的重复使用变载荷吸能支柱，其特征在于，所述支柱外筒的端部设有接头。
10.根据权利要求1所述的基于内翻复合材料管的重复使用变载荷吸能支柱，其特征在于，所述支柱的端部设有接头。
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