CN113915205B - 一种复合材料点阵夹芯板连接结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合材料点阵夹芯板的连接结构。这种复合材料点阵夹芯板的连接结构具有水平夹芯板，水平夹芯板上垂直设置有竖直夹芯板，竖直夹芯板和水平夹芯板的连接处安装有连接件，连接件包括直角肋板，直角肋板由第一底板和第二底板组成，第一底板和第二底板的外边沿处连接有折弯件，第一底板、第二底板和折弯件拼合成一个整体。本发明具有抗弯刚度高，载荷传导能力强、与被连接件整体性强等特点，适用于大型结构中复合材料点阵夹芯板的机械连接。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种复合材料点阵夹芯板连接结构，适用于大型结构中复合材料点阵夹芯板的机械连接。
背景技术
复合材料点阵夹芯结构是一种具有轻质、高比强、高比刚以及多功能潜力的新型结构，被广泛应用于飞机、导弹、火箭、船体、机车、建筑、体育用品中。
点阵夹芯结构由于自身特性和制备工艺所限，很少有复杂形状，常见的只有点阵夹芯板、点阵夹芯筒等规则形状。但是工程应用远远不止于这些规则结构，点阵夹芯结构需要复杂的形状以满足更多需求。通过制备工艺改变点阵夹芯结构的形状很难实现，只能在原有形状的基础上进行拼接，所以，点阵夹芯结构急需一种合理高效的连接方案使其应用更广泛。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中之不足，提供一种抗弯性能好、工艺简单和高可靠性的复合材料点阵夹芯板连接结构。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种复合材料点阵夹芯板连接结构，具有水平夹芯板，水平夹芯板上垂直设置有竖直夹芯板，竖直夹芯板和水平夹芯板的连接处安装有连接件；
所述连接件包括直角肋板，直角肋板由第一底板和第二底板组成，第一底板和第二底板的外边沿处连接有折弯件，第一底板、第二底板和折弯件拼合成一个整体；
所述折弯件为一体结构的波浪状折弯件，折弯件由若干斜面连接而成，斜面为梯形状斜面，相邻两个斜面的长底通过长连接部连接，相邻两个斜面的短底通过短连接部连接，长连接部两端分别与第一底板和第二底板连接，短连接部两端分别与第一底板和第二底板连接；所述斜面上腰与第一底板连接，斜面下腰与第二底板连接。
进一步地，该复合材料点阵夹芯板连接结构还包括底层压板，底层压板位于水平夹芯板下表面且位于竖直夹芯板正下方。
进一步地，该复合材料点阵夹芯板连接结构还包括第一螺栓和第二螺栓，第一螺栓将连接件与竖直夹芯板紧固成一个整体，第二螺栓将连接件、水平夹芯板和底层压板紧固成一个整体。
进一步地，所述水平夹芯板和竖直夹芯板分别包括上面板和下面板，上面板和下面板之间夹设有金字塔点阵结构，水平夹芯板和竖直夹芯板上开设有若干螺栓孔。
进一步地，所述上面板、下面板和金字塔点阵结构之间通过节点处胶粘方式连接。
进一步地，所述长连接部两端分别与金字塔点阵结构节点对应设置，短连接部两端分别与金字塔点阵结构节点对应设置。
上面板和下面板采用超轻复合材料，例如碳纤维、碳/玻璃混杂纤维等。底层压板采用轻质合金材料，例如铝镁合金、镁锂合金等。
进一步地，所述斜面上开设有通孔。
本发明的有益效果是：本发明结构简单，具有以下优点：
(1)、本发明所述的复合材料点阵夹芯板连接结构，克服了传统连接结构李传导性能差的缺点；复合材料点阵夹芯结构内部结构特殊，通过金字塔点阵结构节点承力，因此连接结构要充分考虑节点位置，采用节点相连的方法，可以提高载荷传导能力，还能提高连接结构与夹芯板的整体性；
(2)、本发明所述的复合材料点阵夹芯板连接结构，对被连接件损伤小，连接强度高，载荷传导能力好，使被连接件受力均匀，提高整体结构的力学特性；
(3)、本发明所述的复合材料点阵夹芯板连接结构，具有承载力高，自稳定性好，抗屈曲能力强的特点；
(4)、本发明所述的复合材料点阵夹芯板连接结构，由于连接件为空心，并且斜面开有通孔，方便一些管线铺设，也便于检测和维护。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的优选实施例的结构示意图；
图2是图1的爆炸示意图；
图3是竖直夹芯板/水平夹芯板的爆炸示意图；
图4是连接件的结构示意图；
图5是连接件另一视角的结构示意图。
图中：1.竖直夹芯板，2.水平夹芯板，3.连接件，4.底层压板，5.第一螺栓，6.第二螺栓，7.上面板，8.下面板，9.金字塔点阵结构，31.第一底板，32.第二底板，33.斜面，34.长连接部，35.短连接部。
具体实施方式
现在结合附图和优选实施例对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1～5所示的一种复合材料点阵夹芯板连接结构，具有水平夹芯板2，水平夹芯板2上垂直设置有竖直夹芯板1，竖直夹芯板1和水平夹芯板2的连接处安装有连接件3。连接件3位于竖直夹芯板1和水平夹芯板2左右两侧的连接处，便于竖直夹芯板1和水平夹芯板2之间相互更好的传递力。
该复合材料点阵夹芯板连接结构还包括底层压板4，底层压板4位于水平夹芯板2下表面且位于竖直夹芯板1正下方。
该复合材料点阵夹芯板连接结构还包括第一螺栓5和第二螺栓6，连接件3与竖直夹芯板1通过第一螺栓5和胶粘工艺紧固成一个整体，连接件3、水平夹芯板2和底层压板4通过第二螺栓6和胶粘工艺紧固成一个整体。
水平夹芯板2和竖直夹芯板1分别包括上面板7和下面板8，上面板7和下面板8之间夹设有金字塔点阵结构9，水平夹芯板2和竖直夹芯板1上开设有若干螺栓孔。底层压板4可以避免水平夹芯板2上螺栓孔的开孔区域受力过大和应力集中，使得第二螺栓6的作用力均匀的传递到水平夹芯板2上。
上面板7、下面板8和金字塔点阵结构9之间通过节点处胶粘方式连接。
连接件3包括直角肋板，直角肋板由第一底板31和第二底板32组成，第一底板31和第二底板32的外边沿处连接有折弯件，第一底板31、第二底板32和折弯件拼合成一个整体。直角肋板的两个直角面(第一底板31和第二底板32)分别紧贴着竖直夹芯板1和水平夹芯板2。
折弯件采用冲压工艺制作，折弯件与直角肋板采用焊接工艺连接。
折弯件为一体结构的波浪状折弯件，折弯件由若干斜面33连接而成，斜面33为梯形状斜面，相邻两个斜面33的长底通过长连接部34连接，相邻两个斜面33的短底通过短连接部35连接，长连接部34两端分别与第一底板31和第二底板32连接，短连接部35两端分别与第一底板31和第二底板32连接；所述斜面33上腰与第一底板31连接，斜面33下腰与第二底板32连接。
长连接部34两端分别与金字塔点阵结构9节点对应设置，短连接部35两端分别与金字塔点阵结构9节点对应设置。长连接部34和短连接部35两端分别与金字塔点阵结构9节点对应设置，使竖直夹芯板1的受力更好地传递到水平夹芯板2上。
由于金字塔点阵结构9的结构特点，使得安装后的左右两个连接件3并不是对称设置的，而是相差一个波峰。
斜面33上开设有通孔，通孔便于第一螺栓5和第二螺栓6安装，同时通孔也有利于连接件3减重。
这种复合材料点阵夹芯板连接结构的制作过程为：
(1)、首先对竖直夹芯板1和水平夹芯板2的截面进行平整处理，确定竖直夹芯板1和水平夹芯板2的节点相对位置，根据其节点相对位置，对铝合金板进行冲压、裁剪等工序，加工成波纹状的折弯件；
(2)、然后将铝合金板折出直角肋板，并根据节点相对位置把直角肋板两端裁剪出二维波纹状，再把折弯件和直角肋板通过焊接的方式连接在一起；为了便于第一螺栓5和第二螺栓6安装和减重，在斜面33上开出通孔，连接件3制备完成；需要注意的是，左右两个连接件3虽然作用相同，但是形状不尽相同，安装后的两个连接件3相差一个波峰；
(3)、将竖直夹芯板1和水平夹芯板2分别与连接件3两直角面通过螺栓和胶粘混合连接，最后在水平夹芯板2底层设置底层压板4。
通过折弯件的斜面33节点传力方式，可以提高竖直夹芯板1和水平夹芯板2两块复合材料点阵夹芯板的整体性能，能够更有效的承受弯剪力矩，而在直角面设置的螺栓连接可以更好的承受法向载荷，辅以胶粘更提高了连接结构和被连接件的整体性，使其不易变形。
以上说明书中描述的只是本发明的具体实施方式，各种举例说明不对本发明的实质内容构成限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了说明书后可以对以前所述的具体实施方式做修改或变形，而不背离发明的实质和范围。
Claims (5)
1.一种复合材料点阵夹芯板连接结构，其特征在于：具有水平夹芯板（2），水平夹芯板（2）上垂直设置有竖直夹芯板（1），竖直夹芯板（1）和水平夹芯板（2）的连接处安装有连接件（3）；
所述连接件（3）包括直角肋板，直角肋板由第一底板（31）和第二底板（32）组成，第一底板（31）和第二底板（32）的外边沿处连接有折弯件，第一底板（31）、第二底板（32）和折弯件拼合成一个整体；
所述折弯件为一体结构的波浪状折弯件，折弯件由若干斜面（33）连接而成，斜面（33）为梯形状斜面，相邻两个斜面（33）的长底通过长连接部（34）连接，相邻两个斜面（33）的短底通过短连接部（35）连接，长连接部（34）两端分别与第一底板（31）和第二底板（32）连接，短连接部（35）两端分别与第一底板（31）和第二底板（32）连接；所述斜面（33）上腰与第一底板（31）连接，斜面（33）下腰与第二底板（32）连接；所述水平夹芯板（2）和竖直夹芯板（1）分别包括上面板（7）和下面板（8），上面板（7）和下面板（8）之间夹设有金字塔点阵结构（9），水平夹芯板（2）和竖直夹芯板（1）上开设有若干螺栓孔；所述长连接部（34）两端分别与金字塔点阵结构（9）节点对应设置，短连接部（35）两端分别与金字塔点阵结构（9）节点对应设置。
2.根据权利要求1所述的一种复合材料点阵夹芯板连接结构，其特征在于：还包括底层压板（4），底层压板（4）位于水平夹芯板（2）下表面且位于竖直夹芯板（1）正下方。
3.根据权利要求2所述的一种复合材料点阵夹芯板连接结构，其特征在于：还包括第一螺栓（5）和第二螺栓（6），第一螺栓（5）将连接件（3）与竖直夹芯板（1）紧固成一个整体，第二螺栓（6）将连接件（3）、水平夹芯板（2）和底层压板（4）紧固成一个整体。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种复合材料点阵夹芯板连接结构，其特征在于：所述上面板（7）、下面板（8）和金字塔点阵结构（9）之间通过节点处胶粘方式连接。
5.根据权利要求1所述的一种复合材料点阵夹芯板连接结构，其特征在于：所述斜面（33）上开设有通孔。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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