CN114801260A - 一种模块化复合材料加强筋结构及筋板 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模块化复合材料加强筋结构及筋板，加强筋结构由多个加强筋模块拼接而成，每个加强筋模块包括一个加强筋主体以及两个与加强筋主体连接的连接头；不同的加强筋模块之间通过连接头相互连接，且每个连接头至少与两个连接头连接形成连接部，且每个连接部中的各个连接头分属于不同加强筋模块；加强筋板为在加强筋结构的一侧或者两侧蒙皮或者安装复合材料板构成。本发明的加强筋结构采用模块化拼接的方式构成，可装配成周期性循环结构，通用性强，增加生产及装配效率，便于维修与替换，提升产品质量一致性。

Description

一种模块化复合材料加强筋结构及筋板

技术领域

本发明涉及复合材料领域，特别涉及一种模块化复合材料加强筋结构及筋板。

背景技术

复合材料加筋结构广泛应用于航空航天、风力发电、轨道交通等诸多领域，具有轻质高强、耐腐蚀耐环境性优异等特点，例如飞机机翼结构、机身结构、风电叶片等均采用这种材料及结构方式。

在实现网格式加筋结构的成型制备时，往往需要准备多种模具针对横/纵/斜加强筋的不同部位部件进行分别成型，耗费大量的模具成本、材料成本及时间成本，且不同部件之间的质量控制难以达到统一。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述问题，提供一种模块化复合材料加强筋结构及筋板。

为达到上述目的，第一方面，本发明采用的方法是：一种模块化复合材料加强筋结构，由多个加强筋模块拼接而成，每个加强筋模块包括一个加强筋主体以及两个与加强筋主体连接的连接头；不同的加强筋模块之间通过连接头相互连接，且每个连接头至少与两个连接头连接形成连接部，且每个连接部中的各个连接头分属于不同加强筋模块。

通过上述技术方案，加强筋结构采用模块化拼接的方式构成，可装配成周期性循环结构，通用性强，增加生产及装配效率，便于维修与替换，提升产品质量一致性。

作为本发明的优选，所述的加强筋主体包括主体翼缘和主体梁肋；所述连接头包括连接头翼缘以及连接头梁肋。

通过上述技术方案，加强筋主体以及连接头都采用翼缘和梁肋的结构，梁肋用以主要承载，提高结构的整体刚性，翼缘主要用于连接作用，用于加强筋与外部的连接板或者连接皮连接固定。

作为本发明的优选，所述的主体梁肋为弧线型或者直线型的结构。

通过上述技术方案，通过将主体梁肋为弧线型或者直线型的结构，使得该加强筋结构能够与平面的板材或者弧面的板材进行连接，使得该加强筋结构适应性强。

作为本发明的优选，所述的连接头的连接头梁肋为弧形结构，每个连接部处为不同的连接头围成的封闭的环形结构。

通过上述技术方案，通过将连接头设置成弧形结构，便于多个连接头之间进行连接，并且连接后的各个连接头稳定性好。

作为本发明的优选，各个连接头之间通过紧固件连接、胶粘连接中的一种或者两种方式。

通过上述技术方案，各个连接头之间采用紧固件、胶粘的方式进行连接，保证各个连接头之间连接紧密，从而提高了各个加强筋模块之间连接的牢靠性。

作为本发明的优选，所述的主体翼缘与主体梁肋之间垂直设置；连接头翼缘与连接头梁肋之间垂直设置。

通过上述技术方案，主体翼缘与主体梁肋之间垂直设置；连接头翼缘与连接头梁肋之间垂直设置，使得加强筋主体以及连接头的承载力好。

作为本发明的优选，所述的主体翼缘设置有两个，两个主体翼缘分别设置在主体梁肋的上下端。

通过上述技术方案，通过将主体翼缘设置两个，并且分设在主体梁肋的上下端，便于将加强筋的两端与外部的连接板或者连接皮固定。

作为本发明的优选，所述的连接头梁肋的内侧面上设置有向弧形中心方向的凸块，或者设置有向远离弧形中心方向的凹槽。

作为本发明的优选，所述的加强筋主体以及连接头均采用的是复合材料，所述的复合材料为碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维或玄武岩纤维增强树脂基复合材料的一种或多种组合。

通过上述技术方案，加强筋主体以及连接头碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维或玄武岩纤维增强树脂基复合材料制成，使得加强筋主体以及连接头具有轻质高强、耐腐蚀耐环境性优异等特点，提高了加强筋主体以及连接头的适用范围。

作为本发明的优选，每个连接部由3个、4或者6个连接头构成。

通过上述技术方案，每个连接部由3个、4或者6个连接头构成，能够使得拼接成的加强筋结构成三角形、四边形、六边形的网格结构，能够适用于不同的应用场景。

第二方面，本发明公开了一种模块化复合材料加强筋板，包括复合材料板以及复合材料加强筋结构，所述的复合材料板与所述的复合材料加强筋结构连接，所述的复合材料加强筋结构为上述所述的复合材料加强筋结构；所述的复合材料板设置在复合材料加强筋结构的一侧或者两侧。

有益效果：

本发明提供一种模块化复合材料加强筋结构，采用模块化设计，可装配成周期性循环结构，通用性强，增加生产及装配效率，便于维修与替换，提升产品质量一致性。

本发明中加强筋主体以及连接头都采用翼缘和梁肋的结构，梁肋用以主要承载，提高结构的整体刚性，翼缘主要用于连接作用，用于加强筋与外部的连接板或者连接皮连接固定。

附图说明

图1是本申请的模块化复合材料加强筋结构组合体结构示意图；

图2是本申请实施例1单体结构图示；

图3是本申请实施例1单胞结构图示；

图4是本申请实施例1连接点放大图示；

图5是本申请实施例1的模块化复合材料加强筋板的结构示意图；

图6是本申请实施例2单胞结构图示；

图7是本申请实施例2组合体结构图示；

图8是本申请实施例3单胞结构图示；

图9是本申请实施例3组合体构图示；

图10是本申请实施例4单胞结构图示；

图11是本申请实施例4组合体结构图示；

图12是本申请实施例4的模块化复合材料加强筋板的结构示意图；

图13是本申请实施例5的单体结构示意图；

图14是本申请实施例5的模块化复合材料加强筋板的结构示意图。

图中各部件为：

1、加强筋主体；2、连接头；3、紧固件；4、复合材料板；101、主体翼缘；102、主体梁肋；201、连接头翼缘；202、连接头梁肋；2021、凹槽；2022、凸块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

实施例1：

参照图1到图4，本实施例公开了一种模块化复合材料加强筋结构，由多个加强筋模块拼接而成，每个加强筋模块包括一个加强筋主体1以及两个与加强筋主体1连接的连接头2。

加强筋主体1，其形状为直线型，其中包括主体翼缘101和主体梁肋102，主体翼缘101和主体梁肋102之间为垂直设置，本实施例中，加强筋主体1的截面为T型的结构，也就是说每个加强筋主体1包括1个主体翼缘101和1个主体梁肋102，主体梁肋102用以主要承载，提高结构的整体刚性，主体翼缘101主要用于连接作用，用于加强筋主体1与外部的连接板或者连接皮连接固定。

每个加强筋主体1的两端各连接有1个连接头2，连接头2的形状为弧线型，其包括连接头翼缘201以及连接头梁肋202，在连接头梁肋202上设置有连接孔203。同样的连接头翼缘201、连接头梁肋202也是垂直设置的，本实施例中连接头2的截面为T型结构，也就是说每个连接头2包括1个连接头翼缘201和1个连接头梁肋202，连接头梁肋202用以主要承载，提高结构的整体刚性，连接头翼缘201主要用于连接作用，用于连接头2与外部的连接板或者连接皮连接固定。

不同的加强筋模块之间通过连接头2相互连接，且每个连接头2至少与两个连接头2连接形成连接部，且每个连接部中的各个连接头2分属于不同加强筋模块，在连接头2的连接头梁肋202上设置有连接孔203，各个连接头2通过连接孔203以及紧固件3之间的配合实现，采用胶铆混合连接形式连接。本实施例中，每个连接头2与3个不同加强筋模块上的连接头2连接，形成一个圆形的连接部，也就是连接部处由4个不同加强筋模块连接构成，本实施例中，4个不同的加强筋模块连接时，各个加强筋模块上的加强筋主体1相互垂直设置，如图1所示，这样多个加强筋模块之间构成的加强筋成一个方形结构的网格状加强筋。

本实施例中，加强筋主体1和连接头2均为复合材料材质，连接紧固件3为金属材质，其中复合材料为碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维或玄武岩纤维增强树脂基的一种或多种组合。

参照图5，本实施例还公开了一种模块化复合材料加强筋板，包括复合材料板4，复合材料板4为碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维或玄武岩纤维增强树脂基的一种或多种组合制成。本实施例中，复合材料板4只在加强筋结构的一侧设置，复合材料板4为平面板结构，本实施例中，复合材料板4设置在加强筋主体1具有主体翼缘101的一侧，复合材料板4与加强筋主体1的主体翼缘101抵触，并且复合材料板4与主体翼缘101之间还通过胶粘以及铆接相结合实现连接。当然，本实施例中，复合材料板4也可以采用蒙皮结构。

实施例2：

本实施例其余都与实施例1相同，不同的是，参照图6，本实施例中，每个连接头2与2个不同加强筋模块上的连接头2连接，形成一个圆形的连接部，也就是连接部处由3个不同加强筋模块连接构成，本实施例中，3个不同的加强筋模块连接时，各个加强筋模块上的加强筋主体1相互成120°设置，如图7所示，这样多个加强筋模块之间构成的加强筋成一个六边形结构的网格状加强筋。

实施例3：

参照图8和图9，本实施例其余都与在实施例1相同，不同的是，本实施例中，每个连接头2与5个不同加强筋模块上的连接头2连接，形成一个圆形的连接部，也就是连接部处由6个不同加强筋模块连接构成，本实施例中，6个不同的加强筋模块连接时，各个加强筋模块上的加强筋主体1相互成60°设置，这样多个加强筋模块之间构成的加强筋成一个三角形结构的网格状加强筋。

实施例4：

参照图10和图11，本实施例其余都与在实施例1相同，不同的是，本实施例中，加强筋主体1为弧形状结构，这样当各个加强筋模块通过连接头2组装起来的时候，形成的加强筋成一个弧面状结构，便于在该实施例的加强筋上加装弧面蒙皮或者弧面板材。

参照图12，本实施例还用开了一种模块化复合材料加强筋板，包括复合材料板4，复合材料板4为碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维或玄武岩纤维增强树脂基的一种或多种组合制成。本实施例中，复合材料板4只在加强筋结构的一侧设置，复合材料板4采用弧面板材结构，本实施例中，复合材料板4设置在加强筋主体1具有主体翼缘101的一侧，复合材料板4与加强筋主体1的主体翼缘101抵触，并且复合材料板4与主体翼缘101之间还通过胶粘以及铆接相结合实现连接。当然，本实施例中，复合材料板4也可以采用蒙皮结构。

实施例5：

参照图13，本实施例其余都与实施例1相同，不同的是，本实施例中，加强筋主体1以及连接头2的截面均为“工字型”的结构，也就是说每个加强筋主体1包括2个主体翼缘101和1个主体梁肋102；每个连接头2包括2个连接头翼缘201和1个连接头梁肋202，这样加强筋在进行安装板材或者蒙皮的时候，通过两侧各一个的主体翼缘101，两侧各一个的连接头翼缘201与板材或者蒙皮固定，从而便使得加强筋与连接板或者蒙皮之间连接更加稳定可靠。

参照图14，本实施例还公开了一种模块化复合材料加强筋板，包括复合材料板4，复合材料板4为碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维或玄武岩纤维增强树脂基的一种或多种组合制成。本实施例中，在加强筋结构的两侧均设置复合材料板4，本实施例中，每侧的复合材料板4与该侧的加强筋主体1的主体翼缘101抵触，并且复合材料板4与主体翼缘101之间还通过胶粘以及铆接相结合实现连接。当然，本实施例中，复合材料板4也可以采用蒙皮结构。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种模块化复合材料加强筋结构，其特征在于：由多个加强筋模块拼接而成，每个加强筋模块包括一个加强筋主体(1)以及两个与加强筋主体(1)连接的连接头(2)；不同的加强筋模块之间通过连接头(2)相互连接，且每个连接头(2)至少与两个连接头(2)连接形成连接部，且每个连接部中的各个连接头(2)分属于不同加强筋模块。

2.根据权利要求1所述的一种模块化符合材料加强筋结构，其特征在于：所述的加强筋主体(1)包括主体翼缘(101)和主体梁肋(102)；所述连接头(2)包括连接头翼缘(201)以及连接头梁肋(202)。

3.根据权利要求2所述的一种模块化复合材料加强筋结构，其特征在于：所述的主体梁肋(102)为弧线型或者直线型的结构。

4.根据权利要求2所述的一种模块化复合材料加强筋结构，其特征在于：所述的连接头(2)的连接头梁肋(202)为弧形结构，每个连接部处为不同的连接头(2)围成的封闭的环形结构。

5.根据权利要求2或4所述的一种模块化复合材料加强筋结构，其特征在于：各个连接头(2)之间通过紧固件(3)连接、胶粘连接中的一种或者两种方式。

6.根据权利要求2所述的一种模块化复合材料加强筋结构，其特征在于：所述的主体翼缘(101)与主体梁肋(102)之间垂直设置；连接头翼缘(201)与连接头梁肋(202)之间垂直设置。

7.根据权利要求6所述的一种模块化复合材料加强筋结构，其特征在于：所述的主体翼缘(101)设置有两个，两个主体翼缘(101)分别设置在主体梁肋(102)的上下端。

8.根据权利要求1所述的一种模块化复合材料加强筋结构，其特征在于：所述的加强筋主体(1)以及连接头(2)均采用的是复合材料，所述的复合材料为碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维或玄武岩纤维增强树脂基复合材料的一种或多种组合。

9.根据权利要求1所述的一种模块化复合材料加强筋结构，其特征在于：每个连接部由3个、4或者6个连接头(2)构成。

10.一种模块化复合材料加强筋板，其特征在于：包括复合材料板以及复合材料加强筋结构，所述的复合材料板与所述的复合材料加强筋结构连接，所述的复合材料加强筋结构为权利要求1-9中任意一项所述的复合材料加强筋结构；所述的复合材料板设置在复合材料加强筋结构的一侧或者两侧。

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