CN205291736U - 各向异性板材 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种各向异性板材，属于板材领域。包括板材本体，所述板材本体包括正基片和背基片，正基片和背基片在水平面上的投影相互重合，所述正基片和背基片之间具有板材空间，所述板材空间内设置有一体成型的支撑隔板，所述支撑隔板在板材空间内形成连续排列的结构单元，所述支撑隔板焊接于正基片内表面和背基片内表面上。这种结构的板材，在纵向强度上远大于现有技术中的工字钢的强度，在横向强度上与现有技术中的工字钢差别不大。此外，由于这种板材的剖面形状有更好的剖面利用系数，能够节省物料。对于使用相同重量的材料制造出同样面积的不同板材，这种结构性板材的抗弯性能与普通板材相比具有显著的提高。

Description

各向异性板材

技术领域

本实用新型涉及板材领域，具体而言，涉及一种各向异性板材。

背景技术

目前，市场上已有的板材，都包括两片基片，两片基片之间具有板材空间。通常，板材为由中空的双层结构，或者在板材空间内垂直于基片的方向上设置竖直的加强筋，形成工字板。无论是哪种形式，板材的结构都很单一，两片基片之间存在大量的板材空间，使得其抗弯性能比较差，难以满足制造业对板材的使用需求。

实用新型内容

本实用新型提供了一种各向异性板材，旨在改善上述板材抗弯性能差的问题。

本实用新型是这样实现的：

各向异性板材，包括板材本体，所述板材本体包括正基片和背基片，正基片具有正基片内表面，所述正基片内表面面向背基片，背基片具有背基片内表面，背基片内表面面向正基片，正基片和背基片在水平面上的投影相互重合，所述正基片和背基片之间具有板材空间，所述板材空间内设置有一体成型的支撑隔板，所述支撑隔板在板材空间内形成连续排列的结构单元，所述支撑隔板焊接于正基片内表面和背基片内表面上。

这种结构的板材，在板材空间内设置的支撑隔板是一体成型的，是由一整块完整的隔板冲压弯折的。所述支撑隔板与板材本体的正基片和背基片之间的加工方式为焊接，可以为气焊，也可以为电阻焊。板材空间中的支撑隔板为连续排列的结构单元，这种结构的板材，其纵向的抗弯曲强度远大于横向的抗弯曲强度，表现出很好的各向异性，且其在纵向强度上远大于现有技术中的工字钢的强度。此外，由于这种板材的剖面形状有更好的剖面利用系数，能够节省物料。对于使用相同重量的材料制造出同样面积的不同板材，这种结构性板材的抗弯性能与普通板材相比具有显著的提高。

进一步地，所述支撑隔板的横剖面呈依次排列的梯形，相邻两个梯形为中心对称结构。

这种结构的板材，其横剖面的截面形状为依次排列的梯形。纵向为图3中垂直于图纸方向，这种梯形的结构，使得板材在加工制造时，比该截面形状直接为三角形的板材更加容易，由于两块斜板之间存在过渡，使板材在加工时不容易出现裂缝，能够提高产品的成品率，并能减少板材内部应力集中，使其受力能力更强。相邻两个梯形的方向相反，分别为正梯形和倒梯形，这两个梯形呈中心对称结构。其中，正梯形的上底与正基片相接触，倒梯形的上底与背基片相接触。

进一步地，所述梯形均为等腰梯形或者直角梯形。

这种结构的板材，当其横剖面的截面形状为等腰梯形时，这种图形为轴对称图形，当板材在使用过程中受到垂直于正基片或者背基片的压力时，根据受力分析可知，等腰梯形的两腰所承受的压力是一致的，这也就使得其抗压性能比普通的板材更好。当板材在使用过程中受到与正基片或者背基片的表面倾斜的压力时，根据受力分析，等腰梯形的两腰可以以不同的比例将该压力分解，减小板材在同一倾斜角度受到的压力。

当板材横剖面的截面形状为直角梯形时，板材在受到垂直于正基片或者背基片的压力时，其在竖直方向上的压力也会被直角梯形的另一条斜边分解一部分，使得其抗压性能更好。

进一步地，所述等腰梯形或直角梯形的上底长度与所述支撑隔板的厚度一致。

当所述等腰梯形或直角梯形的上底长度与所述支撑隔板的厚度一致时，便于加工，且其抗压性能和抗弯曲性能更强，能够满足工业制造对板材高强度的使用需求。

进一步地，所述等腰梯形的底角为60度，顶角为120度。

这种结构的板材，其在横剖面的截面呈现出的等腰梯形，类似于一个正三角形，加工容易。当板材在横向受到弯曲作用的力时，由于其对称度高，在沿着等腰梯形两腰的方向上，板材所承受的力会部分抵消，使其整体受到的合力减小。当板材在纵向受到弯曲作用的力时，其强度类似于一排工字钢并排排列时的强度。从受力分析可以看出，这种结构的板材承受纵向弯曲的能力比承受横向弯曲的能力大，这就使得这种板材可以在一些受力较为特殊的地方进行应用，比如在栈桥，桥梁，建筑，船舶，飞机等的受压金属平面，并且能够节省更多的材料。

进一步地，所述直角梯形的除直角外的另一个底角为60度，顶角为120度。

这种结构的板材，由于其有一条垂直于正基片和背基片的边，其在竖直方向上承受压力的强度大，该截面图形的另外两个内角为60度和120度，根据受力分析的平行四边形原则，更加有利于分解作用于板材本体的压力。

进一步地，所述梯形的下底为背基片内表面或者正基片内表面的一部分，所述梯形的上底与正基片内表面或者背基片内表面相接触。

这种结构的板材，当所述梯形为正梯形时，其下底为背基片内表面的一部分，上底与正基片内表面相接触。当所述梯形为倒梯形时，其下底为正基片内表面的一部分，上底与背基片内表面相接触。这样设置的好处在于，既能够节省物料，减轻板材的重量，又能够保持板材优良的抗压性能和抗弯曲性能。

进一步地，所述板材本体一端的正基片端部厚度为正基片的厚度加所述支撑隔板的厚度，所述板材本体另一端的背基片端部厚度为背基片的厚度加所述支撑隔板的厚度。

这种结构的板材，在其一端的正基片端部的厚度大于其对应面的背基片厚度，板材空间内设置的支撑隔板整体呈中心对称结构，这种设置使得板材整体的稳定性增强。

进一步地，所述正基片和背基片为钢材或者铝材。

钢材的强度大，由钢材加工得到的板材的抗压性能和抗变形能力强，能够满足一些特殊领域对板材的强度需求。铝材的强度弱于钢材，易于加工成各种形状，能适应各种连接工艺，从而为板材在更多加工制造领域的应用提供有利条件。

进一步地，所述支撑隔板的材料与正基片和背基片一致。

板材中的支撑隔板的材料与正基片和背基片一致，在产业上更容易实现，加工成本更经济。

本实用新型的有益效果是：本实用新型通过上述设计得到的各向异性板材，正基片和背基片是板材的基础部件，正基片内表面和背基片内表面相向设置，其二者的纵向投影相互重合，正基片和背基片之间的空隙为板材空间。板材空间内设置的支撑隔板是一体成型的，是由一整块完整的隔板形成的。所述支撑隔板与板材本体的正基片和背基片之间的加工方式为焊接。板材空间中的支撑隔板为连续排列的结构单元。这种结构的板材，其纵向的抗弯曲强度远大于横向的抗弯曲强度，表现出很好的各向异性，且其在纵向强度上远大于现有技术中的工字钢的强度。此外，由于这种板材的剖面形状有更好的剖面利用系数，能够节省物料。对于使用相同重量的材料制造出同样面积的不同板材，这种结构性板材的抗弯性能与普通板材相比具有显著的提高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本实用新型实施方式第一种实施例中提供的各向异性板材的结构示意图；

图2是本实用新型实施方式第二种实施例中提供的各向异性板材的结构示意图；

图3是本实用新型实施方式第一种实施例中提供的各向异性板材的受力分析图(当板材上下均受到垂直于板材方向上的压力时)；

图4是本实用新型实施方式第一种实施例中提供的各向异性板材的受力分析图(当板材上下均受到倾斜于板材方向上的压力时)；

图5是本实用新型实施方式第一种实施例中提供的各向异性板材的受力分析图(当板材在横向上受到弯曲作用的压力时)；

图6是本实用新型实施方式第一种实施例中提供的各向异性板材的受力分析图(当板材在纵向上受到弯曲作用的压力时)；

图7是本实用新型实施方式第二种实施例中提供的各向异性板材的受力分析图(当板材上下均受到垂直于板材方向上的压力时)。

图中标记分别为：

正基片101、背基片102、正基片内表面103、背基片内表面104、板材空间105、支撑隔板106、等腰梯形107、直角梯形108。

具体实施方式

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

请参阅图1-图7，

本实施方式提供的各向异性板材，包括板材本体，所述板材本体包括正基片101和背基片102，正基片101具有正基片内表面103，正基片内表面103面向背基片102，背基片102具有背基片内表面104，背基片内表面104面向正基片101，正基片和背基片在水平面上的投影相互重合，正基片101和背基片102之间具有板材空间105，板材空间105内设置有一体成型的支撑隔板106，支撑隔板106在板材空间105内形成连续排列的结构单元，支撑隔板106焊接于正基片内表面103和背基片内表面104上。

正基片101和背基片102是板材的基础部件，其二者的外表面都是没有缝隙的，可以是光滑的，也可以根据使用需求设计一定的图案或者纹路。正基片内表面103和背基片内表面104相向设置，正基片101的表面积和背基片102一致，其二者的纵向投影相互重合，正基片101和背基片102之间的空隙为板材空间105。这种结构的板材，在板材空间105内设置的支撑隔板106是一体成型的，是由一整块完整的隔板形成的。支撑隔板106与板材本体的正基片101和背基片102之间的加工方式为焊接，可以为气焊，也可以为电阻焊。板材空间105中的支撑隔板106为连续排列的结构单元。

这种结构的板材，在纵向强度上远大于现有技术中的工字钢的强度，在横向强度上与现有技术中的工字钢差别不大。此外，由于这种板材的剖面形状有更好的剖面利用系数，能够节省物料。对于使用相同重量的材料制造出同样面积的不同板材，这种结构性板材的抗弯性能与普通板材相比具有显著的提高。举个例子，一块宽度为40.64mm,厚度为4.25mm的这种结构的板材，惯性矩7.6cm^4。而同样宽度的厚度为28mm的普通板材，惯性矩I＝7.4cm^4。惯性矩是一个建筑几何量，通常被用作描述截面抵抗弯曲的性质。由此可以看出，这种板材的抗弯性能明显优于普通板材。

支撑隔板106的横剖面呈依次排列的梯形，相邻两个梯形为中心对称结构。纵向为图3中垂直于图纸方向。这种梯形的结构，使得板材在加工制造时，比该截面形状直接为三角形的板材更加容易。相邻两个梯形的方向相反，分别为正梯形和倒梯形，这两个梯形呈中心对称结构。其中，正梯形的上底与正基片101相接触，倒梯形的上底与背基片102相接触。

优选的，所述梯形均为等腰梯形107或者直角梯形108。这种结构的板材，当其横剖面的截面形状为等腰梯形107时，这种图形为轴对称图形，当板材在使用过程中受到垂直于正基片101或者背基片102的压力时，如图3所示，根据受力分析可知，等腰梯形107的两腰所承受的压力是一致的，这也就使得其抗压性能比普通的板材更好。当板材在使用过程中受到与正基片101或者背基片102的表面倾斜的压力时，如图4所示，根据受力分析，等腰梯形107的两腰可以以不同的比例将该压力分解，减小板材在同一倾斜角度受到的压力。当板材横剖面的截面形状为直角梯形108时，板材在受到垂直于正基片101或者背基片102的压力时，如图7所示，其在竖直方向上的压力也会被直角梯形108的另一条斜边分解一部分，使得其抗压性能更好。

优选的，等腰梯形107或直角梯形108的上底长度与支撑隔板106的厚度一致。这种结构的板材，便于加工，且其抗压性能和抗弯曲性能更强，能够满足工业制造对板材高强度的使用需求。

在一些具体的实施例中，等腰梯形107的底角为60度，顶角为120度。这种结构的板材，其在横剖面的截面呈现出的等腰梯形107，类似于一个正三角形，加工容易。当板材在横向受到弯曲作用的力时，由于其对称度高，在沿着等腰梯形107两腰的方向上，板材所承受的力会部分抵消，使其整体受到的合力减小。当板材在纵向受到弯曲作用的力时，其强度类似于一排工字钢并排排列时的强度。从受力分析可以看出，这种结构的板材承受纵向弯曲的能力比承受横向弯曲的能力大，这就使得这种板材可以在一些受力较为特殊的地方进行应用，比如在栈桥，桥梁，建筑，船舶，飞机等的受压金属平面，并且能够节省更多的材料。

或者，直角梯形108的除直角外的另一个底角为60度，顶角为120度。这种结构的板材，由于其有一条垂直于正基片101和背基片102的边，其在竖直方向上承受压力的强度大，该截面图形的另外两个内角为60度和120度，根据受力分析的平行四边形原则，更加有利于分解作用于板材本体的压力。

优选的，所述梯形的下底为背基片内表面104或者正基片内表面103的一部分，所述梯形的上底与正基片内表面103或者背基片内表面104相接触。这种结构的板材，当所述梯形为正梯形时，其下底为背基片内表面104的一部分，上底与正基片内表面103相接触。当所述梯形为倒梯形时，其下底为正基片内表面103的一部分，上底与背基片内表面104相接触。这样设置的好处在于，既能够节省物料，减轻板材的重量，又能够保持板材优良的抗压性能和抗弯曲性能。

优选的，所述板材本体一端的正基片101端部厚度为正基片101的厚度加支撑隔板106的厚度，所述板材本体另一端的背基片102端部厚度为背基片102的厚度加支撑隔板106的厚度。这种结构的板材，板材空间105内设置的支撑隔板106整体呈中心对称结构，这种设置使得板材整体的稳定性增强。

优选的，正基片101和背基片102为钢材或者铝材。钢材的强度大，由钢材加工得到的板材的抗压性能和抗变形能力强，能够满足一些特殊领域对板材的强度需求。铝材的强度弱于钢材，易于加工成各种形状，能适应各种连接工艺，从而为板材在更多加工制造领域的应用提供有利条件。在一些具体的实施例中，支撑隔板106的材料与正基片101和背基片102一致。板材中的支撑隔板106的材料与正基片101和背基片102一致，在产业上更容易实现，加工成本更经济。

为清楚说明本实用新型，本实施方式中列举了两个具体的实施例：

实施例1，如图1和图3至图6所示，

一种各向异性板材，包括板材本体，所述板材本体包括正基片101和背基片102，正基片101具有正基片内表面103，正基片内表面103面向背基片102，背基片102具有背基片内表面104，背基片内表面104面向正基片101，正基片101和背基片102在水平面上的投影相互重合，正基片101和背基片102之间具有板材空间105，板材空间105内设置有一体成型的支撑隔板106，支撑隔板106在板材空间105内形成连续排列的结构单元，支撑隔板106焊接于正基片内表面103和背基片内表面104上。正基片101和背基片102为钢材，支撑隔板106的材料与正基片101和背基片102一致。

支撑隔板106的横剖面呈依次排列的等腰梯形107，相邻两个梯形为中心对称结构。等腰梯形107上底长度与支撑隔板106的厚度一致。等腰梯形107的底角为60度，顶角为120度。等腰梯形107的下底为背基片内表面104或者正基片内表面103的一部分，等腰梯形107的上底与正基片内表面103或者背基片内表面104相接触。

实施例2，如图2和图7所示，

一种各向异性板材，包括板材本体，所述板材本体包括正基片101和背基片102，正基片101具有正基片内表面103，正基片内表面103面向背基片102，背基片102具有背基片内表面104，背基片内表面104面向正基片101，正基片101和背基片102在水平面上的投影相互重合，正基片101和背基片102之间具有板材空间105，板材空间105内设置有一体成型的支撑隔板106，支撑隔板106在板材空间105内形成连续排列的结构单元，支撑隔板106焊接于正基片内表面103和背基片内表面104上。正基片101和背基片102为钢材，支撑隔板106的材料与正基片101和背基片102一致。

支撑隔板106的横剖面呈依次排列的直角梯形108，相邻两个梯形为中心对称结构。直角梯形108上底长度与支撑隔板106的厚度一致。直角梯形108的除直角外的另一个底角为60度，顶角为120度。直角梯形108的下底为背基片内表面104或者正基片内表面103的一部分，直角梯形108的上底与正基片内表面103或者背基片内表面104相接触。

以上所述仅为本实用新型的优选实施方式而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.各向异性板材，其特征在于，包括板材本体，所述板材本体包括正基片和背基片，正基片具有正基片内表面，所述正基片内表面面向背基片，背基片具有背基片内表面，背基片内表面面向正基片，正基片和背基片在水平面上的投影相互重合，所述正基片和背基片之间具有板材空间，所述板材空间内设置有一体成型的支撑隔板，所述支撑隔板在板材空间内形成连续排列的结构单元，所述支撑隔板焊接于正基片内表面和背基片内表面上。

2.根据权利要求1所述的各向异性板材，其特征在于，所述支撑隔板的横剖面呈依次排列的梯形，相邻两个梯形为中心对称结构。

3.根据权利要求2所述的各向异性板材，其特征在于，所述梯形均为等腰梯形或者直角梯形。

4.根据权利要求3所述的各向异性板材，其特征在于，所述等腰梯形或直角梯形的上底长度与所述支撑隔板的厚度一致。

5.根据权利要求3所述的各向异性板材，其特征在于，所述等腰梯形的底角为60度，顶角为120度。

6.根据权利要求3所述的各向异性板材，其特征在于，所述直角梯形的除直角外的另一个底角为60度，顶角为120度。

7.根据权利要求2所述的各向异性板材，其特征在于，所述梯形的下底为背基片内表面或者正基片内表面的一部分，所述梯形的上底与正基片内表面或者背基片内表面相接触。

8.根据权利要求1所述的各向异性板材，其特征在于，所述板材本体一端的正基片端部厚度为正基片的厚度加所述支撑隔板的厚度，所述板材本体另一端的背基片端部厚度为背基片的厚度加所述支撑隔板的厚度。

9.根据权利要求1所述的各向异性板材，其特征在于，所述正基片和背基片为钢材或者铝材。

10.根据权利要求9所述的各向异性板材，其特征在于，所述支撑隔板的材料与正基片和背基片一致。