CN215473629U - 一种复合材料蜂窝结构 - Google Patents

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刘辉
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王坤
黄慧
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Abstract

本实用新型涉及一种复合材料蜂窝结构,能够解决现有技术存在中蜂窝结构易分层,进而导致其整体力学性能下降的技术问题,其中复合材料蜂窝结构包括:加强管,所述加强管为空心管,及织物层,所述织物层为复合材料;其中,于所述织物层上紧密铺设多个加强管,在多个所述加强管与织物层重合的粘结面处涂布胶粘剂固定粘接,并自所述织物层一端向另一端卷绕成型。本实用新型复合材料蜂窝结构具有结构稳定、不易出现分层现象、承载力较强、各向力学性能理想等特点。

Description

一种复合材料蜂窝结构
技术领域
本实用新型属于复合材料技术领域,尤其涉及一种复合材料蜂窝结构。
背景技术
复合蜂窝材料具有较高的比刚度、比强度和抗冲击等性能,在列车吸能装置中应用前景广泛。目前,常见的复合材料蜂窝结构通常采用瓦楞状或波浪形蜂窝子件粘接形成,例如,中国专利CN104842593B公开了一种碳纤维蜂窝结构,该蜂窝结构是由各相邻蜂窝间通过粘接剂粘接成型,但是这种蜂窝结构由于相邻子件之间的粘接面积有限,当蜂窝受压时,蜂窝子件之间极易出现分层,进而导致蜂窝结构整体力学性能下降。
因此,针对现有技术存在的问题,如何研发出一种能避免蜂窝结构出现分层现象,且各向力学性能理想的蜂窝结构是解决上述问题的关键。
实用新型内容
针对相关技术中存在的不足之处,本实用新型提供了一种复合材料蜂窝结构,通过以织物层和加强管一体卷绕的方式成型,使得蜂窝结构更加稳定,承载力较强,以解决现有技术存在的蜂窝结构易分层,进而导致其整体力学性能下降的技术问题。
本实用新型提供一种复合材料蜂窝结构,包括:
加强管,为空心管,及
织物层,为复合材料;
其中,于织物层上紧密铺设多个加强管,在多个加强管与织物层重合的粘结面处涂布胶粘剂固定粘接,并自织物层一端向另一端卷绕成型。
本技术方案解决了现有技术中存在的蜂窝结构易分层的技术问题,通过加强管和织物层一体卷绕的方式成型,且织物层是连续结构,使得本实用新型所提供的蜂窝结构在沿蜂窝轴向方向受到压缩载荷时,蜂窝主体结构不易出现分层破坏。
在其中一些实施例中,加强管的高度与织物层的宽度相同。
在其中一些实施例中,加强管和织物层均为纤维增强树脂基复合材料。
上述实施例所述的技术方案中,加强管和织物层选用纤维增强树脂基复合材料,能够进一步提高复合材料蜂窝结构的各项力学性能。
在其中一些实施例中,纤维增强树脂基复合材料选自碳纤维、玻璃纤维或芳纶纤维中的任意一种或多种的组合。
在其中一些实施例中,加强管为空心圆管或空心多边形管,复合材料蜂窝结构为圆柱体结构或多边体结构。
除此,本实用新型还提供了一种复合材料蜂窝结构,包含:
多个蜂窝子件,由多个蜂窝单元通过粘结剂接合而成,
第一织物层,其为复合材料,固定缠绕于多个蜂窝子件轮廓外部,及
第二织物层,其为复合材料,固定缠绕于各蜂窝子件外部;
其中,多个蜂窝单元依次对应排列并在重合的粘接面处涂布粘结剂固定粘接形成蜂窝子件。
本技术方案提供了另一种复合材料蜂窝结构,该结构通过蜂窝子件和第一织物层一体卷绕的方式成型,且织物层是连续结构,使得本实用新型所提供的蜂窝结构不易出现分层破坏。
在其中一些实施例中,蜂窝单元进一步包括:
加强管,其为空心管,及
第三织物层,其为复合材料;
其中,于第三织物层上紧密铺设多个加强管,多个加强管与第三织物层重合的粘结面处涂布胶粘剂固定粘接,并自第三织物层一端向另一端卷绕成蜂窝单元。
在上述实施例提供的复合材料蜂窝结构中,通过将加强管铺设于第三织物层上再卷绕成结构稳定的蜂窝单元,蜂窝子件再由多个蜂窝单元组成,并在各个蜂窝子件外部缠绕第二织物层,还在多个蜂窝子件整体结构外轮廓上缠绕第一织物层,能够进一步提高蜂窝结构的稳定性,使其结构强度更高和力学性能更加稳定。
在其中一些实施例中,蜂窝子件和蜂窝单元的端面为圆形或多边形,加强管为空心圆管或空心多边形管。
在其中一些实施例中,加强管的高度与第三织物层的宽度相同,加强管、第一织物层、第二织物层和第三织物层均为纤维增强树脂基复合材料;
其中,纤维增强树脂基复合材料选自碳纤维、玻璃纤维或芳纶纤维中的任意一种或多种的组合。
在其中一些实施例中,复合材料蜂窝结构为圆柱体结构或多边体结构。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解,构成本申请的一部分,本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型,并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
图1为本实用新型实施例所提供的复合材料蜂窝结构为圆柱体时的立体结构示意图;
图2为本实用新型实施例所提供的复合材料蜂窝结构为圆柱体时的横截面结构示意图;
图3为本实用新型实施例所提供的复合材料蜂窝结构卷绕过程示意图;
图4为本实用新型实施例所提供的复合材料蜂窝结构为长方体时的立体结构示意图;
图5为本实用新型实施例所提供的复合材料蜂窝结构为长方体时的横截面结构示意图;
图6为本实用新型实施例所提供的复合材料蜂窝结构中蜂窝子件的立体结构示意图;
图7为本实用新型实施例所提供的复合材料蜂窝结构中蜂窝子件的横截面结构示意图;
图8为本实用新型实施例所提供的复合材料蜂窝结构中蜂窝单元的立体结构示意图;
图9为本实用新型实施例所提供的复合材料蜂窝结构中蜂窝单元的横截面结构示意图。
以上各图中:1、加强管;2、织物层;3、蜂窝子件;4、蜂窝单元;5、第一织物层;6、第二织物层;7、第三织物层。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图,对实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例,而非全部的实施例。基于本实用新型的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,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”、“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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装置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。
术语“第一”、“第二”、“第三”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”、“第三”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,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;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。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
如附图1所示,在本实用新型复合材料蜂窝结构的一个示意性实施例中,该复合材料蜂窝结构包括:
加强管1,为空心管,及
织物层2,为复合材料;
其中,于织物层2上紧密铺设多个加强管1,在多个加强管1与织物层2重合的粘结面处涂布胶粘剂固定粘接,并自织物层2一端向另一端卷绕成型。
在上述示意性实施例中,复合材料蜂窝结构通过织物层2和加强管1一体卷绕的方式成型,使得本实用新型所提供的蜂窝结构在沿蜂窝轴向方向受到压缩载荷时,蜂窝主体结构不易出现分层破坏。
在一些实施例中,加强管1的高度与织物层2的宽度是相同的。
在上述实施例中,织物层2的厚度为0.2-5.0mm,优选0.5-2.0mm,在实际生产过程中可选择上述限定范围内的任一数值均落在本实用新型的保护范围之内。
在一些实施例中,加强管1和织物层2均为纤维增强树脂基复合材料,其中,纤维增强树脂基复合材料选自碳纤维、玻璃纤维或芳纶纤维中的任意一种或多种的组合。
在一些实施例中,加强管1为空心圆管或空心多边形管,复合材料蜂窝结构为圆柱体结构或多边体结构。
如附图3所示,本实用新型还提供了另一种复合材料蜂窝结构,该复合材料蜂窝结构包括:
多个蜂窝子件3,由多个蜂窝单元4通过粘结剂接合而成,
第一织物层5,其为复合材料,固定缠绕于多个蜂窝子件3轮廓外部,及
第二织物层6,其为复合材料,固定缠绕于各蜂窝子件3外部;
其中,多个蜂窝单元4依次对应排列并在重合的粘接面处涂布粘结剂固定粘接形成蜂窝子件3。
在一些实施例中,蜂窝单元4进一步包括:
加强管1,为空心管,及
第三织物层7,为复合材料;
其中,于第三织物层7上紧密铺设多个加强管1,多个加强管1与第三织物层7重合的粘结面处涂布胶粘剂固定粘接,并自第三织物层7一端向另一端卷绕成蜂窝单元4。
在上述实施例中,本实用新型所提供的复合材料蜂窝结构还有另一种卷制方式,具体为:可直接在蜂窝子件3或蜂窝单元4的外部粘接第一圈加强管1,再于加强管的外部固定缠绕织物层I,再于织物层I外部继续粘接第二圈加强管1,再于第二圈加强管外部固定缠绕织物层II,以此类推,在实际生产过程中可根据实际所需进行加强管和织物层的粘接和缠绕,直至得到预期尺寸的复合材料蜂窝结构。
在一些实施例中,蜂窝子件3和蜂窝单元4的端面为圆形或多边形,加强管1为空心圆管或空心多边形管。
在一些实施例中,加强管1的高度与第三织物层7的宽度相同,加强管1、第一织物层5、第二织物层6和第三织物层7均为纤维增强树脂基复合材料;
其中,纤维增强树脂基复合材料选自碳纤维、玻璃纤维或芳纶纤维中的任意一种或多种的组合。
在上述实施例中,第一织物层5、第二织物层6和第三织物层7的厚度为0.2-5.0mm,优选0.5-2.0mm,在实际生产过程中可选择上述限定范围内的任一数值均落在本实用新型的保护范围之内。
在一些实施例中,复合材料蜂窝结构为圆柱体结构或多边体结构。
下面结合附图1~3对本实用新型复合材料蜂窝结构的一个实施例的制备过程进行说明:
(1)如图1~3所示,将织物层2平铺于平板上,需注意织物层2不能出现褶皱,将加强管1紧密铺放于织物层2上,且加强管1的高度与织物层2的宽度是相同的,加强管1的数量与织物层2的长度相匹配;
(2)在多个加强管1与织物层2重合的粘结面处涂布胶粘剂固定粘接,然后自织物层2的一端向另一端卷绕,待卷绕至设定尺寸后复合材料蜂窝结构初步成型,再使用织物层2于初步成型的复合材料蜂窝结构外部缠绕若干圈,然后再将蜂窝结构两端扎紧后,进行固化处理,固化处理后的复合材料蜂窝结构经机加工后,得到尺寸合格的复合材料蜂窝结构。
进一步地,下面结合具体的实施例,对本实用新型所述的复合材料蜂窝结构的制备过程进行解释说明:
以加强管1和织物层2为原料制备复合材料蜂窝结构,上述两种原来的尺寸要求为:加强管1的外径为5mm,壁厚为0.5mm,其数量约为1000根,织物层2的尺寸为长5500mm,宽300mm,厚度为0.6mm,单根加强管1的高度与织物层2的宽度一致,均为300mm,其中,加强管1选用玻璃纤维薄壁空心圆管,织物层2选用玻璃纤维预浸布。
制备过程:将织物层2平铺于平板上,需注意织物层2不能出现褶皱,将加强管1紧密铺放于织物层2上,且加强管1的高度与织物层2的宽度均为300mm,加强管1的数量与织物层2的长度相匹配,约为1000根,在多个加强管1与织物层2重合的粘结面处涂布胶粘剂固定粘接,然后自织物层2的一端向另一端卷绕,待卷绕至设定尺寸后复合材料蜂窝结构初步成型,其尺寸为直径90mm,高300mm的圆柱体,再经于100-100℃条件下固化处理12h后,即得到尺寸合格的复合材料蜂窝结构。
下面结合附图4~9对本实用新型复合材料蜂窝结构的另一个实施例的制备过程进行说明:
(1)如图4~9所示,将第三织物层7平铺于平板上,需注意第三织物层7不能出现褶皱,将加强管1紧密铺放于第三织物层7上,且加强管1的高度与第三织物层7的宽度是相同的,加强管1的数量与第三织物层7的长度相匹配,在多个加强管1与第三织物层7重合的粘结面处涂布胶粘剂固定粘接,然后自第三织物层7的一端向另一端卷绕,待卷绕至设定尺寸后得到具有正方形端面的蜂窝单元4;
(2)多个蜂窝单元4依次对应排列并在重合的粘接面处涂布粘结剂固定粘接形成横截面为正方形的蜂窝子件3,并在各个蜂窝子件3外部缠绕第二织物层6,多个蜂窝子件3排列形成具有正方形端面的结构,并在多个蜂窝子件3整体外部轮廓上缠绕第一织物层5得到初步成型的复合材料蜂窝结构,再进行固化处理,固化处理后的复合材料蜂窝结构经机加工后,得到尺寸合格的长方体形状的复合材料蜂窝结构。
通过对本实用新型复合材料蜂窝结构的多个实施例的说明,可以看到本实用新型复合材料蜂窝结构实施例至少具有以下一种或多种优点:
1、本实用新型复合材料蜂窝结构实施例通过织物层2和加强管1一体卷绕的方式成型,使得本实用新型所提供的蜂窝结构在沿蜂窝轴向方向受到压缩载荷时,蜂窝主体结构不易出现分层破坏;
2、本实用新型复合材料蜂窝结构另一实施例通过加强管1和第三织物层7形成结构稳定的蜂窝单元4,再由多个蜂窝单元4接合而成蜂窝子件3,并在各个蜂窝子件3外部缠绕第二织物层6,然后将多个蜂窝子件3排列成具有圆形或多边形端面的结构,并在多个蜂窝子件3排列成具有圆形或多变形端面结构的整体轮廓外表面上缠绕第一织物层5,此种复合材料蜂窝结构结构稳定,不易出现分层现象,且承载力得到较大提高。
最后应当说明的是:本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制;尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换;而不脱离本实用新型技术方案的精神,其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种复合材料蜂窝结构,其特征在于,包括:
加强管,所述加强管为空心管,及
织物层,所述织物层为复合材料;
其中,于所述织物层上紧密铺设多个加强管,在多个所述加强管与织物层重合的粘结面处涂布胶粘剂固定粘接,并自所述织物层一端向另一端卷绕成型。
2.根据权利要求1所述的复合材料蜂窝结构,其特征在于,所述加强管的高度与织物层的宽度相同。
3.根据权利要求1所述的复合材料蜂窝结构,其特征在于,所述加强管和织物层均为纤维增强树脂基复合材料。
4.根据权利要求3所述的复合材料蜂窝结构,其特征在于,所述纤维增强树脂基复合材料选自碳纤维、玻璃纤维或芳纶纤维中的任意一种或多种的组合。
5.根据权利要求1所述的复合材料蜂窝结构,其特征在于,所述加强管为空心圆管或空心多边形管,所述复合材料蜂窝结构为圆柱体结构或多边体结构。
6.一种复合材料蜂窝结构,其特征在于,包括:
多个蜂窝子件,由多个蜂窝单元通过粘结剂接合而成,
第一织物层,其为复合材料,固定缠绕于所述多个蜂窝子件轮廓外部,及
第二织物层,其为复合材料,固定缠绕于各所述蜂窝子件外部;
其中,多个所述蜂窝单元依次对应排列并在重合的粘接面处涂布粘结剂固定粘接形成蜂窝子件。
7.根据权利要求6所述的复合材料蜂窝结构,其特征在于,所述蜂窝单元进一步包括:
加强管,所述加强管为空心管,及
第三织物层,所述第三织物层为复合材料;
其中,于所述第三织物层上紧密铺设多个加强管,多个所述加强管与第三织物层重合的粘结面处涂布胶粘剂固定粘接,并自所述第三织物层一端向另一端卷绕成蜂窝单元。
8.根据权利要求7所述的复合材料蜂窝结构,其特征在于,所述蜂窝子件和蜂窝单元的端面为圆形或多边形,所述加强管为空心圆管或空心多边形管。
9.根据权利要求6所述的复合材料蜂窝结构,其特征在于,所述加强管的高度与第三织物层的宽度相同,所述加强管、第一织物层、第二织物层和第三织物层均为纤维增强树脂基复合材料;
其中,所述纤维增强树脂基复合材料选自碳纤维、玻璃纤维或芳纶纤维中的任意一种或多种的组合。
10.根据权利要求7所述的复合材料蜂窝结构,其特征在于,所述复合材料蜂窝结构为圆柱体结构或多边体结构。
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