CN110871616B - 用于开孔夹层结构的集成紧固件插入件及其安装方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及用于开孔夹层结构的集成紧固件插入件及其安装方法。一种配置为用机械紧固件固定的夹层结构包括芯部组件，该芯部组件包括配置为支撑机械紧固件连接器插入件的聚合物部件。芯部组件还包括由定位在聚合物部件周围的多个自传播光聚合物波导形成的开孔部件，其中，多个自传播光聚合物波导的第一部分固定到聚合物部件并从聚合物部件延伸。还包括固定到芯部组件的第一侧的第一面板，其中，多个自传播光聚合物波导的第一部分具有与聚合物部件间隔开并固定到第二面板的远端。

Description

用于开孔夹层结构的集成紧固件插入件及其安装方法
技术领域
本公开涉及夹芯结构，更具体地，涉及将紧固件连接器嵌入到开孔(opencellular)夹层结构中。
背景技术
由两个通过轻质芯部分开的薄且硬的面板材料组成的夹层结构由于其高比强度和刚度而广泛用于先进的航空航天和汽车设计中。夹层结构已经取得了进展，其提供了结合开孔构造的芯部材料的进一步的结构效率益处。开孔芯部结构与更传统的芯部增强材料(例如轻木、蜂窝状结构或闭孔泡沫)的不同之处在于，其具有高结构质量效率，并且开孔芯部允许空气或流体在夹层的平面内在所有方向上流动。这种开孔芯部材料还使得能够实现多功能夹层设计，其中，夹层的结构作用可与附加功能(例如隔音和主动加热及冷却)结合。
利用这些优点，必须将夹层结构集成到周围结构或子系统中。通常，此集成通过夹层结构和主结构或子系统之间的一系列机械紧固件来实现。过去，需要紧固件来集成到周围结构或系统的夹层设计具有许多缺点。将机械紧固件连接器或附接特征部集成到夹层结构中的典型方法依赖于在该结构中或穿过该结构加工孔。这会对芯部造成相当大的损害，从而损害其预期性能。机械紧固件连接器插入件通常安装在孔内，以帮助将载荷从紧固件传递到夹层结构。实施粘合或摩擦机构以防止机械紧固件连接器紧固件在使用期间被拉出。摩擦机构依赖于由芯部提供的不良剪切阻力，并且粘合机构由于粘合应用的可变性而难以量化破坏载荷。如果不使用机械紧固件连接器插入件的固定，而是改为将紧固件直接联接到夹层结构，则在将载荷局部化到具有不良剪切强度的芯部的情况下，存在对紧固件拉出阻力的较大限制。
在其他应用中，机械紧固件连接器定位在夹层结构的芯部内。在该应用中，机械紧固件连接器定位在光聚合物贮存器内，并且在光聚合物贮存器内的机械紧固件连接器周围形成自传播光聚合物波导。在机械紧固件定位于芯部的开孔结构内的情况下，通过将第一面板和第二面板固定到机械紧固件连接器和开孔结构的组件来完成夹层结构。机械紧固件连接器固定在夹层结构的芯部内，其中，自传播光聚合物波导抵靠机械紧固件连接器结构定位，这将包括抵靠金属机械紧固件连接器的聚合物。在机械紧固件连接器之间需要比由自传播光聚合物波导提供的增强的固定。此外，传递到夹层面板的载荷取决于在机械紧固件连接器和面板之间形成的界面面积以及机械紧固件连接器和芯部之间的不良剪切强度。
基于紧固方法的这些限制，存在这样的需要，即，开发用于将机械紧固件连接器引入到夹层结构中的设备和方法，并且更具体地，开发具有开孔芯部的夹层结构。还具有这样的需要，即，减少在使夹层结构适于固定紧固件及对芯部造成不必要的损坏时的制造步骤和部件的数量。另外具有这样的需要，即，在紧固件和夹层结构之间进行有效的载荷传递，以及在与定位在夹层结构内的机械紧固件连接器上的自传播光聚合物波导固定时进行改进。另外，具有这样的需要，即，提供一种用于紧固具有复杂曲率的部件的简化方法，因为直接生长到芯部中的螺纹插入件或支座保持其取向垂直于面板的曲率。
发明内容
一个实例包括一种配置为用机械紧固件固定的夹层结构，其包括芯部组件，该芯部组件包括配置为支撑机械紧固件连接器插入件的聚合物部件。芯部组件还包括由定位于聚合物部件周围的多个自传播光聚合物波导形成的开孔部件，其中，该多个自传播光聚合物波导的第一部分固定到聚合物部件并从聚合物部件延伸。还包括固定到芯部组件的第一侧的第一面板和固定到芯部组件的第二侧的第二面板，其中，该多个自传播光聚合物波导的第一部分具有与聚合物部件间隔开并固定到第二面板的远端。
一个实例包括一种用于制造用机械紧固件固定的夹层结构的方法，该方法包括形成芯部组件的步骤，该步骤包括：形成配置为支撑机械紧固件连接器插入件的聚合物部件，以及形成多个自传播光聚合物波导，其中，作为结果，芯部组件包括多个自传播光聚合物波导的第一部分，其固定到聚合物部件并从聚合物部件延伸。该方法还包括将第一面板固定到芯部组件的第一侧的步骤，并且还包括将第二面板固定到芯部组件的第二侧的步骤，该步骤包括：将第二面板固定到多个自传播光聚合物波导的第一部分的远端，其中，第一部分的远端与聚合物部件间隔开。
已经讨论的特征、功能和优点可在各种实施方式中独立地实现，或者可在其他实施方式中组合，其进一步的细节可参考下面的描述和附图看到。
附图说明
图1是组装的夹层结构的透视图，其中机械紧固件连接器插入件固定在夹层结构内；
图2是制造聚合物部件的横截面示意图，每个聚合物部件将机械紧固件连接器插入件包在包含光聚合物的贮存器内；
图3是在包含光聚合物的贮存器内制造聚合物部件的横截面示意图；
图4是在模具内制造被包在聚合物部件内的机械紧固件连接器插入件的横截面示意图；
图5是在模具内制造聚合物部件的横截面示意图；
图6是贮存器的横截面示意图，该贮存器包含光聚合物和两个聚合物部件，每个聚合物部件包围机械紧固件连接器插入件，并且制造由围绕每个聚合物部件定位的多个自传播光聚合物波导形成的开孔部件；
图7是贮存器的横截面示意图，该贮存器包含光聚合物和两个聚合物部件，并且制造由围绕聚合物部件定位的多个自传播光聚合物波导形成的开孔部件；
图8是图6中制造的芯部组件的侧面正视图和分开的横截面图，该芯部组件具有两个带有机械紧固件连接器插入件的聚合物部件和围绕聚合物部件形成的开孔部件，其中，侧面正视图位于虚线的左侧，横截面图位于虚线的右侧；
图9是图7中制造的芯部组件的侧面正视图和分开的横截面图，该芯部组件具有两个聚合物部件和围绕聚合物部件形成的开孔部件，其中，侧面正视图位于虚线的左侧，横截面图位于虚线的右侧；
图10是在图6和图7中制造的芯部组件的顶部透视局部剖视图；
图11是在图6中制造的和在图8中示出的芯部组件的示意图，其中第一面板和第二面板固定到芯部组件；
图12是在图7中制造的和在图9中示出的芯部组件的示意图，其中第一面板和第二面板固定到芯部组件；
图13是图12的芯部组件，其中，孔已经定位在每个聚合物部件内；
图14是图13的芯部组件，其中，机械紧固件连接器插入件已经固定在位于每个聚合物部件内的每个孔内；并且
图15是用于制造配置为用机械紧固件固定的夹层结构的方法的流程图。
具体实施方式
将讨论和示出配置为用机械紧固件固定的改进的夹层结构的实例和用于制造用机械紧固件固定的夹层结构的方法的实例。用来固定到夹层结构以将夹层结构固定到另一结构或子系统的机械紧固件可选自多种机械紧固件。这种机械紧固件可选自螺栓、铆钉、螺钉、螺杆、销、锚、紧固件插入件、钢丝螺套、卡扣式紧固件等机械紧固件。如将在本文中描述的，由制造者选择的机械紧固件将具有定位并固定在聚合物部件内的对应的兼容的机械紧固件连接器插入件。具有机械紧固件连接器插入件的聚合物部件将固定在夹层结构内，其中该夹层结构在其芯部内具有开孔部件。
如图1所示，示出了用于用机械紧固件固定的夹层结构10的组装部分。夹层结构10具有将在本文中进一步详细讨论的芯部组件12，其包括用于支撑定位并固定在夹层结构10内的机械紧固件连接器插入件16的聚合物部件14。芯部组件12还包括开孔部件18，其例如由多个自传播聚合物波导20形成，该自传播聚合物波导使用受控的二维(“2-D”)紫外(“UV”)光源曝光而由可光聚合树脂生长。例如，表现出自传播的任何UV可固化光单体或其混合物可用于形成此桁架或栅格结构。生长的波导20在夹层结构10内形成微桁架结构，可使用形成自传播光聚合物波导20的三维网络，并且在美国专利7,382,959和7,653,279中示出了实例。夹层结构10还包括固定到芯部组件12的第一侧24的第一面板22和固定到芯部组件12的第二侧28的第二面板26。
第一面板22和第二面板26可由多种材料构成。例如，玻璃纤维增强塑料(“GFRP”)复合材料可用于形成第一面板22和第二面板26。玻璃纤维可以是连续的单层、分层的成角度层、丝束的织物或不连续的丝束。在一些实例中，复合材料将呈预浸料坯的形式，其中，纤维嵌入到热塑性或热固性聚合物内。在一些应用中，这些面板的聚合物基体在形成开孔部件18之前完全固化，或者也可使用部分固化的聚合物基体。可使用其他材料，例如碳纤维增强塑料(“CFRP”)复合材料，其中使用不连续纤维或连续纤维以及铝合金或其任何组合。第一面板22和第二面板26都可由相同的材料构成，或者它们可由不同的材料构成。也可使用干纤维垫、织物或针织物，随后经由树脂转移法(“VARTM”)或湿手铺叠进行后成形渗透步骤。
如图8所示，用于支撑芯部组件12的机械紧固件连接器插入件16的聚合物部件14可以各种方式制造，并且将机械紧固件连接器插入件16固定到聚合物部件14可以各种方法实现。如图2所示，构造聚合物部件14的第一实例是由光聚合物材料或可光聚合树脂32构造的芯部组件12。在此实例中，构造两个聚合物部件14。在包含光聚合物32的贮存器30内制造聚合物部件14，光聚合物32可选自多种光聚合物成分中的一种。机械紧固件连接器插入件16可选自多种连接器插入件，其与如上所述的紧固件(例如螺栓、铆钉、螺钉、螺杆、销、锚、紧固件插入件、钢丝螺套和卡扣式紧固件及类似的机械紧固件)兼容。这将包括多种紧固件插入件、钢丝螺套等，以与由制造者选择的对应机械紧固件兼容，从而将夹层结构10固定到另一结构或子系统。
机械紧固件连接器插入件16定位在贮存器30内并浸没在光聚合物32内。在将机械紧固件连接器插入件16浸没在光聚合物32内之前，将诸如油脂、薄膜或非粘性涂层的材料33定位在机械紧固件连接器插入件16的腔体34内，以防止树脂进入腔体中，树脂进入腔体中会导致树脂干扰腔体34内的连接表面，该连接表面用于与机械紧固件固定，使得在一个实例中，树脂可减少机械紧固件螺纹与定位在机械紧固件连接器插入件16的腔体内的螺纹的接合。
在机械紧固件连接器插入件16在贮存器30内就位的情况下，来自UV光源的光36暴露于定位为覆盖贮存器30的掩模38。掩模38具有在掩模38中选择性定位的开口(未示出)，其允许UV光36进入贮存器30并导致光聚合物32在UV光36被引入的位置中形成固态聚合物。在此实例中，开口定位在掩模38内，使得UV光36将导致光聚合物32形成固体部件，例如聚合物部件14，其包围用于芯部组件12的机械紧固件连接器插入件16，如图6所示。掩模38中的开口的定位还可引导UV光36以形成聚合物部件14的更多孔的结构。将机械紧固件连接器插入件16包在聚合物部件14内，并且可进一步用机械紧固件连接器插入件16固定在聚合物部件14内，该机械紧固件连接器插入件16具有粗糙的或不规则的外表面，或者具有从机械紧固件连接器插入件16延伸的凸起，这将为从聚合物部件14拉出机械紧固件连接器插入件16提供机械阻力。在此实例中，封装在聚合物部件14内的机械紧固件连接器插入件16具有与开孔部件18相同或更小的厚度。
参考图3，构造用于支撑机械紧固件连接器插入件16的聚合物部件14的第二实例被示出为例如图9所示的芯部组件12'的另一实例。聚合物部件14可由包含光聚合物32的贮存器30内的光聚合物制造，如上所述。聚合物部件14的固体或多孔构造可根据定位在掩模38内的开口(未示出)而构成，允许来自UV光源的UV光36进入贮存器30，在光聚合物32内产生或生长聚合物部件14的结构。在该实例中，聚合物部件14是固体块形式。在制造聚合物部件14的此实例中，机械紧固件连接器插入件16将随后固定到聚合物部件14，如将讨论的。
参考图4，构造用于支撑机械紧固件连接器插入件16的聚合物部件14的第三实例被示出为芯部组件12也可在模具40内制造，如图8所示。在此实例中，将机械紧固件连接器插入件16包在聚合物部件14内，其中由聚合物构成的聚合物部件14在模具40内固化并成型，其中机械紧固件连接器插入件16定位在聚合物内。在此实例中，在注射器模具内制造聚合物部件14，并且聚合物部件14包围机械紧固件连接器插入件16。可选择其他类型的模具以将机械紧固件连接器插入件16包在聚合物部件14内。此外，通过为机械紧固件连接器插入件16提供粗糙的或不规则的表面，或者通过提供远离机械紧固件连接器插入件16延伸的凸起，可获得机械紧固件连接器插入件16的额外固定，这将提供剪切阻力并阻止从聚合物部件14拉出机械紧固件连接器插入件16。在一个替代实例中，在将机械紧固件连接器插入件16包在聚合物部件14内时，第一面板22可定位在模具40内，将第一面板固定到聚合物部件14。
参考图5，构造用于支撑机械紧固件连接器插入件16的聚合物部件14的第四实例被示出为芯部组件12'类似地在模具40内制造，如图9所示。在此实例中，聚合物部件14在注射模具内以固体块形式成型。可应用各种其他的模制方法。在制造聚合物部件14的此实例中，机械紧固件连接器插入件16将在稍后的时间固定到聚合物部件14，如将在本文中描述的。在一个替代实例中，如以上类似地提到的，第一面板22可定位在模具40内，将第一面板固定到聚合物部件14。在其他实例中，机械紧固件连接器插入件16用热固性树脂定位在模具内。树脂将固化并包围机械紧固件连接器插入件16和聚合物部件14的外部形状。模具的外部形状提供了对尺寸的精确控制，这对于在期望较大的紧固件载荷的区域中增强载荷分散以及对于重量敏感应用控制质量是有益的。
参考图6，如图8和图10所示，用包围机械紧固件连接器插入件16的聚合物部件14制造芯部组件12，在此构造中，例如，通过利用图2所示的光聚合物32或利用图4所示的模具40来制造机械紧固件连接器插入件16。聚合物部件14和机械紧固件连接器插入件16定位在光聚合物42内的贮存器30内，其中如前所述，材料33定位在机械紧固件连接器插入件16的开口或腔体34内，以阻止光聚合物树脂定位在腔体34内，光聚合物树脂定位在腔体34内会导致干扰腔体34内的连接表面，该连接表面用于与机械紧固件固定。
开孔部件18由穿过掩模38'中的开口(未示出)的UV光36'形成，掩模38'形成多个自传播光聚合物波导20，或者也称为微桁架，如在芯部组件12的第一实例的图8和图10中看到的。在一个替代实例中，第一面板22也可定位在贮存器30的底部内，其中使自传播光聚合物波导20生长，使得波导20可固定到第一面板22。在另一实例中，聚合物部件14可使用掩模38构造在贮存器30内，如图2所示，其中用掩模38'代替掩模38，并且使用UV光36'来使微桁架或波导20生长，如图6所示，从而提供生产时间的节省。
参考图7，如图9所示的芯部组件12'及如图10所示的将类似表现的芯部组件12由聚合物部件14制造，在此构造中，例如通过利用图3所示的光聚合物32或通过利用图5所示的模具40来制造聚合物部件14。聚合物部件14定位在光聚合物42内的贮存器30内，并且用穿过掩模38'中的开口(未示出)的UV光36'来形成开孔部件18，掩模38'形成多个自传播光聚合物波导20，或者也称为微桁架，如图9所示，并且第二实例芯部组件12'将类似地构造为如图10中的芯部组件12所示。而且，在一个替代实例中，随着自传播光聚合物波导20的生长，第一面板22可定位在贮存器30的底部内，使得波导20可固定到第一面板22。在另一实例中，聚合物部件14可使用如图2所示的掩模38构造在贮存器30内，其中用掩模38'代替掩模38，并且使用UV光36'来使微桁架或波导20生长，如图7所示，从而提供生产时间的节省。
在制造芯部组件12时，如图8和图10所示，开孔部件18如上所述由定位在聚合物部件14周围的多个自传播光聚合物波导形成，其中，多个自传播光聚合物波导20的第一部分44固定到聚合物部件14并从聚合物部件14延伸。在此实例中，多个自传播聚合物波导20产生围绕并结合到聚合物部件14的网络化三维聚合物微桁架结构，其包围机械紧固件连接器插入件16，并且波导20结合到聚合物部件14，从而提供有益的固定。在使聚合物部件14具有与光聚合物32足够相似的折射率时，这将优化微桁架或波导20结构的形成及其与聚合物部件14的结合。如将在本文中进一步讨论的，自传播聚合物波导20的第一部分44将相对于夹层结构10进一步结合并固定到第二面板26。
类似地，在制造芯部组件12'时，如图9所示，开孔部件18如上所述由定位在聚合物部件14周围的多个自传播光聚合物波导形成，其中，多个自传播光聚合物波导20的第一部分44固定到聚合物部件14并从聚合物部件14延伸。多个自传播光聚合物波导20的第一部分44类似地定位、布置和连接到聚合物部件14，如以上对于芯部组件12描述的和如图10所示的。在此实例中，多个自传播聚合物波导20结合到聚合物部件14，从而提供有益的固定。在使聚合物部件14具有与光聚合物32足够相似的折射率时，这将优化微桁架或波导20结构的形成及其与聚合物部件14的结合。如将在本文中进一步讨论的，自传播聚合物波导20的第一部分44将相对于夹层结构10进一步结合并固定到第二面板26。
参考图11，芯部组件12具有固定到芯部组件12的开孔部件18的第一侧24上的第一面板22。如前所述，第一面板22可由许多结构中的一种构成。例如，通过将一层膏状粘合剂浸渍或辊涂到开孔部件18的暴露表面上，并且如果需要的话，将膏状粘合剂也浸渍或辊涂到第一面板22上，然后将第一面板22放置在此粘合层上，将第一面板22固定到开孔部件或微桁架芯部18上。第一面板22的结合表面可具有在组装操作之前施加的转化涂层底漆或其他粘合促进剂。在其他实例中，可使用其他结合或连接操作来将第一面板22固定到开孔部件18，包括例如熔焊、超声波焊接、粘合膜结合、摩擦焊接、喷射粘合剂结合、干涉配合或机械附接的这些操作。可注意到，这些固定方法可用于将第二面板26固定到开孔部件18。可能的是，可将与上述相同或不同的固定方法应用于第一面板22和第二面板26中的每一者。
在图11所示的实例中，第一面板22限定孔48，孔48延伸穿过第一面板22并由第一面板22限定，其中孔48与机械紧固件连接器插入件16的至少一部分对准，使得机械紧固件可接近机械紧固件连接器插入件16，以将夹层结构10连接并固定到另一结构或子系统。如在图11中进一步看到的，第一面板22与聚合物部件14以重叠关系定位，并且通过应用如上所述的用于将第一面板22固定到开孔部件18的多种方法中的一种而固定到聚合物部件14。另外，在此实例中，其中，第一面板22与机械紧固件连接器插入件16的至少一部分以重叠关系定位。
参考图11，第二面板26如前所述固定到芯部组件12的开孔部件18的第二侧28。光聚合物波导或微桁架20的第一部分44各自具有远端52，如图8中的实例所示，远端52与聚合物部件14间隔开，并且如前所述固定到第二面板26，其中，第二面板26用各种固定方法中的一种固定到开孔部件18。在其他实例中，第二面板26可直接固定到聚合物部件14，与如图11所示的与聚合物部件14间隔开相比，远端52固定到第二面板26，如前所述，其中，第二面板26通过各种固定方法中的一种固定到开孔部件18。如图8所示，开孔部件18的多个自传播光聚合物波导20的第二部分54在第一面板22和第二面板26之间延伸，如前所述，多个自传播光聚合物波导20的第二部分54中的每个的第一端56固定到第一面板22，其中，第一面板22用各种方法固定到开孔部件18。如前所述，开孔部件18的多个自传播光聚合物波导20的第二部分54中的每个的第二端58固定到第二面板26，其中，第二面板26通过各种固定方法中的一种固定到开孔部件18。在第一面板22和第二面板26之间延伸的多个自传播光聚合物波导20的第二部分54在第一面板22和第二面板26之间提供支撑。多个波导20的网络可根据需要而增加密度，以在将经受载荷需求的夹层结构10的区域中进行结构支撑。
参考图12，芯部组件12'具有固定到芯部组件12'的开孔部件18的第一侧24的第一面板22。如前所述，第一面板22可由许多结构中的一种构成。如上所述，第一面板22可例如通过将一层膏状粘合剂浸渍或辊涂到开孔部件18的暴露表面上，并且如果需要的话，将膏状粘合剂也浸渍或辊涂到第一面板22上，然后将第一面板22放置在此粘合层上，将第一面板22固定到开孔部件或微桁架芯部18上。第一面板22的结合表面可具有在组装操作之前施加的转化涂层底漆或其他粘合促进剂。在其他实例中，可使用其他结合或连接操作来将第一面板22固定到开孔部件18，包括例如熔焊、超声波焊接、粘合膜结合、摩擦焊接、喷射粘合剂结合、干涉配合或机械附接的这些操作。可注意到，这些固定方法中的一种可用于将第二面板26固定到开孔部件18的第二侧28。可能的是，可将与上述相同或不同的固定方法应用于第一面板22和第二面板26中的每一者。
在图12所示的实例中，第一面板22限定孔48，孔48延伸穿过第一面板22并由第一面板22限定。孔48可被制造到第一面板22中，或者可在第一面板22中钻出，其中第一面板22固定到芯部组件12'。延伸穿过第一面板22的孔48与聚合物部件14对准，其中，孔59通过钻孔定位或以其他方式定位在聚合物部件14内，如图13所示。机械紧固件连接器插入件16定位在孔59内并在孔59内固定到聚合物部件14，如图14所示。机械紧固件连接器插入件16的固定可通过使用多种粘合剂来实现，例如环氧树脂、苯酚、丙烯酸酯、乙烯基酯和其他类似的粘合剂。延伸穿过第一面板22的孔48与聚合物部件14和机械紧固件连接器插入件16对准，机械紧固件连接器插入件16定位在由聚合物部件14限定的孔59内。机械紧固件连接器插入件16可容易地穿过第一面板22接近，以固定到兼容的机械紧固件通孔48。
如图12中进一步看到的，第一面板22与聚合物部件14以重叠关系定位，并且通过应用如上所述的用于将第一面板22固定到开孔部件18的多种方法中的一种而固定到聚合物部件14。如前所述，第二面板26固定到芯部组件12的开孔状部件18的第二侧28，其包括另一实例，其中，聚合物部件14直接固定到第二面板26，而不是如图12所示与聚合物部件14间隔开。如图9所示，光聚合物波导或微桁架20的第一部分44各自具有远端52，如前所述，远端52与聚合物部件14间隔开并固定到第二面板26，其中，第二面板26通过各种固定方法中的一种固定到开孔部件18。如图9所示，开孔部件18的多个自传播光聚合物波导20的第二部分54在第一面板22和第二面板26之间延伸，其中如前所述，多个自传播光聚合物波导20的第二部分54中的每个的第一端56固定到第一面板22，其中，第一面板22用各种固定方法中的一种固定到开孔部件18。如前所述，开孔部件18的多个自传播光聚合物波导20的第二部分54中的每个的第二端58固定到第二面板26，其中，第二面板26通过各种固定方法中的一种固定到开孔部件18。在第一面板22和第二面板26之间延伸的多个自传播光聚合物波导20的第二部分54在第一面板22和第二面板26之间提供支撑。多个波导20的网络可根据需要增加密度，以在将经受载荷需求的夹层结构10的区域中进行结构支撑。
参考图15，用于制造用机械紧固件固定的夹层结构10的方法60包括形成芯部组件12的步骤62，该步骤包括形成配置为支撑机械紧固件连接器插入件16的聚合物部件14和形成多个自传播光聚合物波导20。所得到的芯部组件12包括多个自传播光聚合物波导20的第一部分44，其固定到聚合物部件14并从聚合物部件14延伸。方法60还包括将第一面板22固定到芯部组件12的第一侧24的步骤64。方法60还包括将第二面板26固定到芯部组件12的第二侧28的步骤66，其包括将第二面板26固定到多个自传播光聚合物波导20的第一部分44的远端52，其中，远端52与聚合物部件14间隔开。
形成芯部组件12的步骤62还包括形成配置为支撑机械紧固件连接器插入件16的聚合物部件14的步骤，该步骤包括将聚合物放置到模具40中并使该聚合物固化。形成聚合物部件14的此步骤还包括在使聚合物固化之前将机械紧固件连接器插入件16定位在位于模具40内的聚合物内，使得当聚合物固化时将机械紧固件连接器插入件16包在聚合物部件14内。形成芯部组件12的步骤62还包括形成多个自传播光聚合物波导20的步骤，该步骤包括将聚合物部件14定位在光聚合物42的贮存器30内并将光聚合物42暴露于UV光36'，例如来自UV光源的UV光，从而形成多个自传播光聚合物波导20。
形成多个自传播光聚合物波导20的步骤还包括形成自传播光聚合物波导20的第二部分54，其延伸穿过光聚合物42，使得第二部分54与聚合物部件14间隔开，并且其中，多个自传播光聚合物波导20的第二部分54的每个自传播光聚合物波导20具有用于固定到第一面板22的第一端56和用于固定到第二面板26的第二端58。
将第一面板22固定到芯部组件12的第一侧24的步骤64包括将由第一面板22限定并延伸穿过第一面板22的孔48定位为与机械紧固件连接器插入件16的至少一部分对准。步骤64还包括将第一面板22固定到芯部组件12的第一侧24，其包括将由第一面板22限定的孔48定位为与聚合物部件14对准。还包括与由第一面板22限定的孔48对准地在聚合物部件14中钻出孔59，并且将机械紧固件连接器插入件16固定在聚合物部件14的孔48内。
形成芯部组件12'的步骤包括形成配置为支撑机械紧固件连接器插入件16的聚合物部件14，其包括将光聚合物32的贮存器30暴露于光以形成聚合物部件14的步骤。将第一面板22固定到芯部组件12的第一侧24的步骤64包括与聚合物部件14对准地定位由第一面板22限定的孔48，并与由第一面板22限定的孔48对准地在聚合物部件14中钻出孔59。通过将孔59定位在聚合物部件14内，可实现将机械紧固件连接器插入件16固定在聚合物部件14的孔59内。
将光聚合物32的贮存器30暴露于光36的步骤还包括将机械紧固件连接器插入件16定位在贮存器30内以形成聚合物部件14的步骤，从而将机械紧固件连接器插入件16包在光聚合物32中。将第一面板22固定到芯部组件12的第一侧24的步骤64包括将由第一面板22限定并延伸穿过第一面板22的孔48定位为与机械紧固件连接器插入件16对准。
此外，本公开包括根据以下条款的实施方式：
1.一种夹层结构(10)，配置为用机械紧固件固定，包括：
芯部组件(12)，包括：
聚合物部件(14)，配置为支撑机械紧固件连接器插入件(16)；以及
开孔部件，由围绕聚合物部件(14)定位的多个自传播光聚合物波导(20)形成，其中，多个自传播光聚合物波导(20)的第一部分(44)固定到聚合物部件(14)并从聚合物部件(14)延伸；
第一面板(22)，固定到芯部组件(12)的第一侧(24)；以及
第二面板(26)，固定到芯部组件(12)的第二侧(28)，其中，多个自传播光聚合物波导(20)的第一部分(44)具有与聚合物部件(14)间隔开并固定到第二面板(26)的远端(52)。
2.根据条款1的夹层结构(10)，还包括机械紧固件连接器插入件(16)，其中，机械紧固件连接器插入件(16)固定到聚合物部件(14)。
3.根据条款2的夹层结构(10)，其中，机械紧固件连接器插入件(16)被包在聚合物部件(14)内，并且其中，聚合物部件(14)包括在模具(40)内固化和成型的聚合物，并且机械紧固件连接器插入件(16)定位在聚合物内。
4.根据条款2的夹层结构(10)，其中，机械紧固件连接器插入件(16)被包在聚合物部件(14)内，并且其中，聚合物部件(14)包括光聚合物材料(32)。
5.根据条款2的夹层结构(10)，其中，第一面板(22)限定延伸穿过第一面板(22)的孔(48)，并且其中，孔(48)与机械紧固件连接器插入件(16)的至少一部分对准。
6.根据条款2至5中任一项的夹层结构(10)，其中，第一面板(22)与聚合物部件(14)以重叠关系定位。
7.根据条款2至5中任一项的夹层结构(10)，其中，第一面板(22)与机械紧固件连接器插入件(16)的至少一部分处于重叠关系并且固定到机械紧固件连接器插入件(16)的该至少一部分。
8.根据条款1至5中任一项的夹层结构(10)，其中，多个自传播光聚合物波导(20)的第二部分(54)在第一面板(22)和第二面板(26)之间延伸，多个自传播光聚合物波导(20)的第二部分(54)中的每个的第一端(56)固定到第一面板(22)，并且多个自传播光聚合物波导(20)的第二部分(54)中的每个的第二端(58)固定到第二面板(26)。
9.根据条款1至5中任一项的夹层结构(10)，其中，在聚合物部件(14)内限定孔(48)，使得机械紧固件连接器插入件(16)定位在孔(48)内并且在孔(48)内固定到聚合物部件(14)。
10.根据条款9的夹层结构(10)，其中：
第一面板(22)限定延伸穿过第一面板(22)的孔(48)；并且
延伸穿过第一面板(22)的孔(48)与定位在由聚合物部件(14)限定的孔(59)内的机械紧固件连接器插入件(16)对准。
11.一种用于制造用机械紧固件固定的夹层结构(10)的方法(60)，包括以下步骤：
形成芯部组件(12)，包括：
形成配置为支撑机械紧固件连接器插入件(16)的聚合物部件(14)；以及
形成多个自传播光聚合物波导(20)，其中作为结果，芯部组件(12)包括多个自传播光聚合物波导(20)的第一部分(44)，该第一部分(44)固定到聚合物部件(14)并且从聚合物部件(14)延伸；
将第一面板(22)固定到芯部组件(12)的第一侧(24)；以及
将第二面板(26)固定到芯部组件(12)的第二侧(28)，这包括将第二面板(26)固定到多个自传播光聚合物波导(20)的第一部分(44)的远端(52)，其中，第一部分(44)的远端(52)与聚合物部件(14)间隔开。
12.根据条款11的用于制造的方法(60)，其中，形成配置为支撑机械紧固件连接器插入件(16)的聚合物部件(14)的步骤(62)包括将聚合物放置到模具(40)中并使该聚合物固化。
13.根据条款12的用于制造的方法(60)，其中，形成聚合物部件(14)的步骤(62)还包括在使聚合物固化之前将机械紧固件连接器插入件(16)定位在位于模具(40)内的聚合物内，使得当聚合物固化时将机械紧固件连接器插入件(16)包在聚合物部件(14)内。
14.根据条款11的用于制造的方法(60)，其中，形成多个自传播光聚合物波导(20)的步骤(62)包括将聚合物部件(14)定位在光聚合物(42)的贮存器(30)内，并且将光聚合物(42)暴露于光(36')，从而形成多个自传播光聚合物波导(20)。
15.根据条款14的用于制造的方法(60)，其中，形成多个自传播光聚合物波导(20)的步骤(62)包括形成多个自传播光聚合物波导(20)的第二部分(54)，该第二部分(54)延伸穿过光聚合物(42)，使得第二部分(54)与聚合物部件(14)间隔开，并且其中，多个自传播光聚合物波导(20)的第二部分(54)中的每个自传播光聚合物波导(20)具有用于固定到第一面板(22)的第一端(56)和用于固定到第二面板(26)的第二端(58)。
16.根据条款15的用于制造的方法(60)，其中，将第一面板(22)固定到芯部组件(12)的第一侧(24)的步骤(64)包括与机械紧固件连接器插入件(16)的至少一部分对准地定位由第一面板(22)限定并且延伸穿过第一面板的孔(48)。
17.根据条款11至16中任一项的用于制造的方法(60)，其中，将第一面板(22)固定到芯部组件(12)的第一侧(24)的步骤(64)包括：
与聚合物部件(14)对准地定位由第一面板(22)限定的孔(48)；
与由第一面板(22)限定的孔(48)对准地在聚合物部件(14)中钻出孔(59)；以及
将机械紧固件连接器插入件(16)固定在聚合物部件(14)的孔(48)内。
18.根据条款11至16中任一项的用于制造的方法(60)，其中，形成芯部组件(12')的步骤(62)包括形成配置为支撑机械紧固件连接器插入件(16)的聚合物部件(14)，其包括将光聚合物(32)的贮存器(30)暴露于光以形成聚合物部件(14)的步骤。
19.根据条款18的用于制造的方法(60)，其中，将第一面板(22)固定到芯部组件(12)的第一侧(24)的步骤(62)包括：
与聚合物部件(14)对准地定位由第一面板(22)限定的孔(48)；
与由第一面板(22)限定的孔(48)对准地在聚合物部件(14)中钻出孔(59)；以及
将机械紧固件连接器插入件(16)固定在聚合物部件(14)的孔(48)内。
20.根据条款18的用于制造的方法(60)，其中，将光聚合物(32)的贮存器(30)暴露于光以形成聚合物部件(14)的步骤还包括将机械紧固件连接器插入件(16)定位在光聚合物(32)的贮存器(30)内以形成聚合物部件(14)的步骤，从而将机械紧固件连接器插入件(16)包在光聚合物(32)中。
21.根据条款20的用于制造的方法(60)，其中，将第一面板(22)固定到芯部组件(12)的第一侧(24)的步骤(64)包括将由第一面板(22)限定并延伸穿过第一面板(22)的孔(48)定位为与机械紧固件连接器插入件(16)对准。
虽然以上已经描述了各种实施方式，但是本公开并非旨在局限于此。可对所公开的实施方式进行仍落在所附权利要求的范围内的变化。

Claims (20)

1.一种夹层结构(10)，配置为用机械紧固件固定，所述夹层结构(10)包括：
芯部组件(12)，所述芯部组件(12)包括：
聚合物部件(14)，配置为支撑机械紧固件连接器插入件(16)；
机械紧固件连接器插入件(16)，固定到所述聚合物部件(14)内；以及
开孔部件，由围绕所述聚合物部件(14)定位的多个自传播光聚合物波导(20)形成，其中，所述多个自传播光聚合物波导(20)的第一部分(44)固定到所述聚合物部件(14)并从所述聚合物部件(14)延伸；
第一面板(22)，固定到所述芯部组件(12)的第一侧(24)；以及
第二面板(26)，固定到所述芯部组件(12)的第二侧(28)，其中，所述多个自传播光聚合物波导(20)的所述第一部分(44)具有与所述聚合物部件(14)间隔开并固定到所述第二面板(26)的远端(52)。
2.根据权利要求1所述的夹层结构(10)，其中，所述机械紧固件连接器插入件(16)被包在所述聚合物部件(14)内，并且其中，所述聚合物部件(14)包括在模具(40)内固化并成型的聚合物，并且所述机械紧固件连接器插入件(16)定位在所述聚合物内。
3.根据权利要求1所述的夹层结构(10)，其中，所述机械紧固件连接器插入件(16)被包在所述聚合物部件(14)内，并且其中，所述聚合物部件(14)包括光聚合物材料(32)。
4.根据权利要求1所述的夹层结构(10)，其中，所述第一面板(22)限定延伸穿过所述第一面板(22)的孔(48)，并且其中，所述孔(48)与所述机械紧固件连接器插入件(16)的至少一部分对准。
5.根据权利要求1所述的夹层结构(10)，其中，所述第一面板(22)与所述聚合物部件(14)以重叠关系定位。
6.根据权利要求1所述的夹层结构(10)，其中，所述第一面板(22)与所述机械紧固件连接器插入件(16)的至少一部分处于重叠关系并固定到所述机械紧固件连接器插入件(16)的所述至少一部分。
7.根据权利要求1所述的夹层结构(10)，其中，所述多个自传播光聚合物波导(20)的第二部分(54)在所述第一面板(22)和所述第二面板(26)之间延伸，所述多个自传播光聚合物波导(20)的所述第二部分(54)中的每个的第一端(56)固定到所述第一面板(22)，并且所述多个自传播光聚合物波导(20)的所述第二部分(54)中的每个的第二端(58)固定到所述第二面板(26)。
8.根据权利要求1所述的夹层结构(10)，其中，在所述聚合物部件(14)内限定孔(48)，使得所述机械紧固件连接器插入件(16)定位在所述孔(48)内并在所述孔(48)内固定到所述聚合物部件(14)。
9.根据权利要求8所述的夹层结构(10)，其中：
所述第一面板(22)限定延伸穿过所述第一面板(22)的孔(48)；并且
延伸穿过所述第一面板(22)的所述孔(48)与定位在由所述聚合物部件(14)限定的孔(59)内的所述机械紧固件连接器插入件(16)对准。
10.一种用于制造用机械紧固件固定的夹层结构(10)的方法(60)，包括以下步骤：
形成芯部组件(12)，包括：
形成配置为支撑机械紧固件连接器插入件(16)的聚合物部件(14)；
以及
形成多个自传播光聚合物波导(20)，其中作为结果，所述芯部组件(12)包括所述多个自传播光聚合物波导(20)的第一部分(44)，所述第一部分(44)固定到所述聚合物部件(14)并从所述聚合物部件(14)延伸；
将机械紧固件连接器插入件(16)固定到所述聚合物部件(14)内；
将第一面板(22)固定到所述芯部组件(12)的第一侧(24)；以及
将第二面板(26)固定到所述芯部组件(12)的第二侧(28)，这包括将所述第二面板(26)固定到所述多个自传播光聚合物波导(20)的所述第一部分(44)的远端(52)，其中，所述第一部分(44)的所述远端(52)与所述聚合物部件(14)间隔开。
11.根据权利要求10所述的用于制造用机械紧固件固定的夹层结构(10)的方法(60)，其中，形成配置为支撑机械紧固件连接器插入件(16)的聚合物部件(14)的步骤(62)包括将聚合物放置到模具(40)中并使所述聚合物固化。
12.根据权利要求11所述的用于制造用机械紧固件固定的夹层结构(10)的方法(60)，其中，形成聚合物部件(14)的步骤还包括在使所述聚合物固化之前将所述机械紧固件连接器插入件(16)定位在位于所述模具(40)内的所述聚合物内，使得当所述聚合物固化时将所述机械紧固件连接器插入件(16)包在所述聚合物部件(14)内。
13.根据权利要求10所述的用于制造用机械紧固件固定的夹层结构(10)的方法(60)，其中，形成多个自传播光聚合物波导(20)的步骤(62)包括将所述聚合物部件(14)定位在光聚合物(42)的贮存器(30)内并将所述光聚合物(42)暴露于光(36')，从而形成所述多个自传播光聚合物波导(20)。
14.根据权利要求13所述的用于制造用机械紧固件固定的夹层结构(10)的方法(60)，其中，形成多个自传播光聚合物波导(20)的步骤(62)包括形成所述多个自传播光聚合物波导(20)的第二部分(54)，所述第二部分(54)延伸穿过所述光聚合物(42)，使得所述第二部分(54)与所述聚合物部件(14)间隔开，并且其中，所述多个自传播光聚合物波导(20)的所述第二部分(54)中的每个自传播光聚合物波导(20)具有用于固定到所述第一面板(22)的第一端(56)和用于固定到所述第二面板(26)的第二端(58)。
15.根据权利要求14所述的用于制造用机械紧固件固定的夹层结构(10)的方法(60)，其中，将第一面板(22)固定到所述芯部组件(12)的第一侧(24)的步骤(64)包括与所述机械紧固件连接器插入件(16)的至少一部分对准地定位由所述第一面板(22)限定并延伸穿过所述第一面板的孔(48)。
16.根据权利要求10所述的用于制造用机械紧固件固定的夹层结构(10)的方法(60)，其中，将第一面板(22)固定到所述芯部组件(12)的第一侧(24)的步骤(64)包括：
与所述聚合物部件(14)对准地定位由所述第一面板(22)限定的孔(48)；
与由所述第一面板(22)限定的所述孔(48)对准地在所述聚合物部件(14)中钻出孔(59)；以及
将所述机械紧固件连接器插入件(16)固定在所述聚合物部件(14)的所述孔(48)内。
17.根据权利要求10所述的用于制造用机械紧固件固定的夹层结构(10)的方法(60)，其中，形成芯部组件(12')的步骤(62)包括形成配置为支撑所述机械紧固件连接器插入件(16)的所述聚合物部件(14)，这包括将光聚合物(42)的贮存器(30)暴露于光以形成所述聚合物部件(14)的步骤。
18.根据权利要求17所述的用于制造用机械紧固件固定的夹层结构(10)的方法(60)，其中，将第一面板(22)固定到所述芯部组件(12)的第一侧(24)的步骤(62)包括：
与所述聚合物部件(14)对准地定位由所述第一面板(22)限定的孔(48)；
与由所述第一面板(22)限定的所述孔(48)对准地在所述聚合物部件(14)中钻出孔(59)；以及
将所述机械紧固件连接器插入件(16)固定在所述聚合物部件(14)的所述孔(48)内。
19.根据权利要求17所述的用于制造用机械紧固件固定的夹层结构(10)的方法(60)，其中，将光聚合物(42)的贮存器(30)暴露于光以形成所述聚合物部件(14)的步骤还包括将所述机械紧固件连接器插入件(16)定位在所述光聚合物(42)的所述贮存器(30)内以形成所述聚合物部件(14)的步骤，从而将所述机械紧固件连接器插入件(16)包在所述光聚合物(42)中。
20.根据权利要求19所述的用于制造用机械紧固件固定的夹层结构(10)的方法(60)，其中，将第一面板(22)固定到所述芯部组件(12)的第一侧(24)的步骤(64)包括将由所述第一面板(22)限定并延伸穿过所述第一面板(22)的孔(48)定位为与所述机械紧固件连接器插入件(16)对准。
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