CN112555316A - 一种抗冲击的复合材料横向减振结构及其制造方法 - Google Patents

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魏洪峰
井文奇
刘雷波
夏雅男
李卓达
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Abstract

本发明公开一种抗冲击的复合材料横向减振结构及其制造方法，属于复合材料应用与制造技术领域，本复合材料横向减振结构包括若干抗冲击主体结构层和若干减振阻尼层，抗冲击主体结构层和减振阻尼层相互交替叠层，相邻两层之间通过韧性胶连接；抗冲击主体结构层采用复合材料；减振阻尼层采用阻尼材料。本复合材料横向减振结构能够削弱结构横向振动水平，提高结构在抗冲击过程中的稳定性和可靠性。

Description

一种抗冲击的复合材料横向减振结构及其制造方法
技术领域
本发明属于复合材料应用与制造技术领域，特别涉及一种由复合材料制成的抗大冲击的横向减振结构及其制造方法。
背景技术
复合材料抗冲击结构在穿甲弹、火炮和电磁炮等大冲击过载应用情景下被越来越多的采用。然而，除抗冲击结构抗主方向冲击性能要求较高外，抗冲击结构在炮管中的横向振动问题越来越突出，特别对于复合材料抗冲击结构，这种问题更加突出。
所以，要如何解决抗冲击结构特别是复合材料抗冲击结构在横向振动导致结构失效等问题，保证抗冲击结构同时具备轴向承载性能的同时，不因横向振动载荷导致结构失效，即为相关业者所亟待研发的问题所在。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种抗冲击的复合材料横向减振动结构及其制造方法，能够削弱结构横向振动水平，提高结构在抗冲击过程中的稳定性和可靠性。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种抗冲击的复合材料横向减振结构，包括若干抗冲击主体结构层和若干减振阻尼层，抗冲击主体结构层和减振阻尼层相互交替叠层，相邻两层之间通过韧性胶连接；抗冲击主体结构层采用复合材料；减振阻尼层采用阻尼材料。
优选地，抗冲击主体结构层采用的复合材料包括碳纤维材料、玻璃纤维、金属。
优选地，减振阻尼层应采用具有高阻尼系数的材料制成，包括高分子阻尼材料，如聚氨酯、聚丙烯酸酯、丁腈橡胶、聚四氟乙烯，高分子阻尼材料熔点高于复合材料固化温度10℃。当由于主承载方向冲击引起的摩擦或气动载荷作用使得结构升温超过一般阻尼材料熔点时，应选用更高熔点温度的高分子阻尼材料。
优选地，减振阻尼层厚度不超过总厚度的1/20。
优选地，韧性胶可选用J-47、J-271、J-188等。
一种抗冲击的复合材料横向减振结构的制造方法，包括以下步骤：
利用复合材料制造抗冲击主体结构层；
利用阻尼材料制造减振阻尼层；
将抗冲击主体结构层和减振阻尼层的贴合面涂上韧性胶，再进行贴合；
若抗冲击主体结构层材料的固化温度低于减振阻尼层材料的熔点，则减振阻尼层与抗冲击主体结构层通过共固化或二次胶结的整体成型；
若抗冲击主体结构层材料固化温度超过减振阻尼层材料的熔点，则减振阻尼层与抗冲击主体结构层通过二次胶结的整体成型；
整体成型后得到抗冲击的复合材料横向减振结构。
优选地，整体成型可采用模压、热压罐等成型工艺进行成型。
本发明具有以下优点：本发明提供的复合材料横向振动结构由树脂基结构复合材料与阻尼层共固化或二次胶结组成。抗冲击主体结构层与减振阻尼层之间通过韧性胶进行，以提高减振阻尼层与抗冲击主体结构间的变形协调能力。通过抗冲击结构与减振阻尼层一体化承载，使得结构同时具有较高抗主方向冲击能力和横向减振及承载能力。主承载方向为冲击方向，横向振动由壁面摩擦、气动力等其他载荷引起，横向振动载荷通常为高频低幅振动，对于大振幅低频振动需考虑额外结构横向增强。通过减振阻尼层协调树脂基复合材料结构横向振动，耗散横向振动能量，使树脂基复合材料结构横向载荷削弱，降低失效风险。相比传统无减振结构形式，本减振结构具有结构简单且抗大冲击横向振动的突出优势。
附图说明
图1是一种用于炮管抗冲击的横向减振结构示意图。
图2是抗冲击主体结构层与减振阻尼层的相互交替铺层示意图。
图中：1-抗冲击主体结构层，2-减振阻尼层。
具体实施方式
为使本发明的技术方案能更明显易懂，特举实施例并结合附图详细说明如下。
本实施例公开一种抗冲击的复合材料横向减振结构，如图1-2所示，包括若干抗冲击主体结构层1和若干减振阻尼层2，抗冲击主体结构层1和减振阻尼层2相互交替叠层，相邻两层之间通过韧性胶连接。
其中，抗冲击主体结构层1采用复合材料，包括碳纤维材料、玻璃纤维、金属。
其中，减振阻尼层2采用具有高阻尼系数的材料制成，包括高分子阻尼材料，如聚氨酯、聚丙烯酸酯、丁腈橡胶、聚四氟乙烯，高分子阻尼材料熔点高于复合材料固化温度10℃。当由于主承载方向冲击引起的摩擦或气动载荷作用使得结构升温超过一般阻尼材料熔点时，应选用更高熔点温度的高分子阻尼材料。减振阻尼层2厚度不超过总厚度的1/20。
其中，优选地，韧性胶膜可选用J-47、J-271、J-188等。
本实施例还公开一种抗冲击的复合材料横向减振结构的制造方法，具体包括以下步骤：
1)利用复合材料制造抗冲击主体结构层；
2)利用阻尼材料制造减振阻尼层；
3)将抗冲击主体结构层和减振阻尼层的贴合面涂上韧性胶，再进行贴合；
4)若抗冲击主体结构层材料的固化温度低于减振阻尼层材料的熔点，则减振阻尼层与抗冲击主体结构层通过共固化或二次胶结的整体成型；
5)若抗冲击主体结构层材料固化温度超过减振阻尼层材料的熔点，则减振阻尼层与抗冲击主体结构层通过二次胶结的整体成型；
6)整体成型后得到抗冲击的复合材料横向减振结构。
其中，步骤1)和2)可以不分先后进行，也可以同时进行。步骤4)和5)是择一的关系，即根据实际情况选择其中一个步骤进行。步骤4)和5)中的整体成型可采用模压、热压罐等成型工艺进行成型，根据实际情况选择。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，本领域的普通技术人员可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，本发明的保护范围以权利要求所述为准。

Claims (10)

1.一种抗冲击的复合材料横向减振结构，其特征在于，包括若干抗冲击主体结构层和若干减振阻尼层，抗冲击主体结构层和减振阻尼层相互交替叠层，相邻两层之间通过韧性胶连接；抗冲击主体结构层采用复合材料；减振阻尼层采用阻尼材料。
2.如权利要求1所述的抗冲击的复合材料横向减振结构，其特征在于，复合材料包括碳纤维材料、玻璃纤维或金属。
3.如权利要求1所述的抗冲击的复合材料横向减振结构，其特征在于，阻尼材料包括高分子阻尼材料。
4.如权利要求3所述的抗冲击的复合材料横向减振结构，其特征在于，高分子阻尼材料包括聚氨酯、聚丙烯酸酯、丁腈橡胶或聚四氟乙烯。
5.如权利要求3所述的抗冲击的复合材料横向减振结构，其特征在于，高分子阻尼材料熔点高于复合材料固化温度10℃。
6.如权利要求1所述的抗冲击的复合材料横向减振结构，其特征在于，减振阻尼层厚度不超过总厚度的1/20。
7.如权利要求1所述的抗冲击的复合材料横向减振结构，其特征在于，韧性胶包括J-47、J-271或J-188。
8.一种抗冲击的复合材料横向减振结构的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
利用复合材料制造抗冲击主体结构层；
利用阻尼材料制造减振阻尼层；
将抗冲击主体结构层和减振阻尼层的贴合面涂上韧性胶，再进行贴合；
若抗冲击主体结构层材料的固化温度低于减振阻尼层材料的熔点，则减振阻尼层与抗冲击主体结构层通过共固化或二次胶结的整体成型；
若抗冲击主体结构层材料固化温度超过减振阻尼层材料的熔点，则减振阻尼层与抗冲击主体结构层通过二次胶结的整体成型；
整体成型后得到抗冲击的复合材料横向减振结构。
9.如权利要求8所述的抗冲击的复合材料横向减振结构的制造方法，其特征在于，复合材料包括碳纤维材料、玻璃纤维或金属；阻尼材料为高分子阻尼材料，包括聚氨酯、聚丙烯酸酯、丁腈橡胶或聚四氟乙烯；韧性胶包括J-47、J-271或J-188。
10.如权利要求8所述的抗冲击的复合材料横向减振结构的制造方法，其特征在于，整体成型采用模压成型工艺或热压罐成型工艺。
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