CN217496294U - 一种型材结构及具有所述型材结构的铝合金大梁型材 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及型材结构技术领域，尤其涉及一种型材结构，包括两组以上相互连接的型材板，相互连接的两组所述型材板在连接处具有预设曲率函数曲线过渡部。本实用新型还提供一种具有所述型材结构的铝合金大梁型材，包括翼板和腹板，所述翼板和所述腹板之间采用预设曲率函数曲线过渡连接。本实用新型设计型材预设曲率函数曲线过渡部，降低了型材挤压难度，提高了型材的耐冲击性能和耐疲劳性能，增强了型材过渡位置的强度和耐疲劳性能，使连接位置不易出现疲劳裂纹，过渡更加平滑，在型材吊装、加工过程中不易发生变形，从而提高铝合金车架大梁的装配精度。
Description
技术领域
本实用新型涉及型材结构技术领域，尤其涉及一种型材结构及具有所述型材结构的铝合金大梁型材。
背景技术
随着5G通讯、无人驾驶技术的快速发展，码头的集装箱运输车辆从有人向无人逐步变迁；特别是最近因疫情影响，对无人化码头的需求愈发加剧。如申请号为202111269727.6、名称为一种港口无人运输车组合式车架的中国发明专利申请就公开了一种特别适用在港口的、承载性能好的无人车车架结构。传统的无人集装箱运输车的车辆型材在型材板连接处均是采用正圆圆角进行过度，这种结构存在以下弊端：其一、由于型材表面突变性较大因此会导致挤压难度较大；其二、采用正圆圆角过渡方式，在平面与圆角的切点突变处会产生抗拉强度、屈服强度、内部组织均匀性等力学性能较差，平顺性不足；其三、在连接处采用正圆圆角过渡形式，在对型材后续的吊装、加工过程中容易发生变形，最终影响大梁装配精度。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种提高型材力学性能的型材结构及具有所述型材结构的铝合金大梁型材。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种型材结构，包括两组以上相互连接的型材板，相互连接的两组所述型材板在连接处具有预设曲率函数曲线过渡部。
进一步地，所述预设曲率函数曲线过渡部为G3曲率函数曲线过渡部。
进一步地，相互连接的两组所述型材板位于连接处的阳角和阴角均具有预设曲率函数曲线过渡部。
本实用新型还提供：一种铝合金大梁型材，包括翼板和腹板，所述翼板和所述腹板之间采用预设曲率函数曲线过渡连接。
进一步地，所述翼板和所述腹板为一体成型结构。
进一步地，所述翼板包括上翼板和下翼板，所述腹板包括上腹板和下腹板，所述上翼板和所述上腹板连接，所述下翼板和所述下腹板连接，所述上腹板和所述下腹板扣接。
进一步地，所述上腹板设有扣接槽，所述下腹板设有扣接凸台，所述扣接槽和所述扣接凸台扣接。
进一步地，所述上腹板和所述下腹板采用拉铆连接。
进一步地，所述翼板和所述腹板之间采用G3曲率函数曲线过渡连接。
进一步地，所述翼板和所述腹板位于连接处的两个阴角处均具有所述预设曲率函数曲线过渡部。
本实用新型的有益效果在于：提供一种型材结构及具有所述型材结构的铝合金大梁型材，根据码头无人集装箱运输车存在反复冲击载荷、对耐疲劳性能要求较高的使用工况，将型材结构中传统的曲率突变式圆角过渡改为采用预设曲率函数曲线过渡连接，降低了型材挤压难度，提高了型材的耐冲击性能和耐疲劳性能，增强了型材过渡位置的强度和耐疲劳性能，使连接位置不易出现疲劳裂纹，过渡更加平滑，在型材吊装、加工过程中不易发生变形，从而提高铝合金车架大梁的装配精度。
附图说明
图1为本实用新型实施例三的铝合金大梁型材的结构示意图；
图2为本实用新型实施例三的铝合金大梁型材的主视图；
图3为本实用新型实施例四的铝合金大梁型材的结构示意图；
图4为本实用新型实施例四的铝合金大梁型材的主视图；
标号说明：
1、翼板；11、上翼板；12、下翼板；2、腹板；21、上腹板； 211、扣接槽；22、下腹板；221、扣接凸台；3、预设曲率函数曲线过渡部。
具体实施方式
为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
本实用新型提供一种提高型材力学性能的型材结构及具有所述型材结构的铝合金大梁型材，应用在码头港口无人集装箱运输车大梁结构当中。
请参照图1至图4，一种型材结构，包括两组以上相互连接的型材板，相互连接的两组所述型材板在连接处具有预设曲率函数曲线过渡部3。
从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：提供一种型材结构及具有所述型材结构的铝合金大梁型材，根据码头无人集装箱运输车存在反复冲击载荷、对耐疲劳性能要求较高的使用工况，将型材结构中传统的曲率突变式圆角过渡改为采用预设曲率函数曲线过渡连接，降低了型材挤压难度，提高了型材的耐冲击性能和耐疲劳性能，增强了型材过渡位置的强度和耐疲劳性能，使连接位置不易出现疲劳裂纹，过渡更加平滑，在型材吊装、加工过程中不易发生变形，从而提高铝合金车架大梁的装配精度。
在可选实施例中，所述预设曲率函数曲线过渡部3为G3曲率函数曲线过渡部。
由上述描述可知，为了对抗应对单一方向应力，避免局部应力集中，将型材圆角过渡位置设计成了完全符合G3曲率圆角的过渡曲线，相比传统圆角过渡在单一方向受力的情况下能够大幅减少应力集中，在应对单一方向应力时能够起到显著作用。
在可选实施例中，相互连接的两组所述型材板位于连接处的阳角和阴角均具有预设曲率函数曲线过渡部3。
由上述描述可知，相比传统的单纯加大阳角和/或阴角位置的圆角，加厚过渡部位的材料，全面采用预设曲率函数曲线过渡部3进行过渡，提高型材自身及连接结构轻量化、耐冲击的特点。
一种铝合金大梁型材，包括翼板1和腹板2，所述翼板1和所述腹板2之间采用预设曲率函数曲线过渡连接。
从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：提供一种型材结构及具有所述型材结构的铝合金大梁型材，根据码头无人集装箱运输车存在反复冲击载荷、对耐疲劳性能要求较高的使用工况，将型材结构中传统的曲率突变式圆角过渡改为采用预设曲率函数曲线过渡连接，降低了型材挤压难度，提高了型材的耐冲击性能和耐疲劳性能，增强了型材过渡位置的强度和耐疲劳性能，使连接位置不易出现疲劳裂纹，过渡更加平滑，在型材吊装、加工过程中不易发生变形，从而提高铝合金车架大梁的装配精度。铝材料大梁总重量轻，减少车辆充电频次，节约能源增加车辆续航性能。合金大梁不需要做额外的防锈处理，符合环保要求，不需要频繁保养，不会出现因保养不当车架结构件腐蚀，导致车架整体强度下降，影响使用寿命的情况发生。
在可选实施例中，所述翼板1和所述腹板2为一体成型结构。
由上述描述可知，型材采用一体成型设计，可提高生产及安装效率。
在可选实施例中，所述翼板1包括上翼板11和下翼板12，所述腹板2包括上腹板21和下腹板22，所述上翼板11和所述上腹板21连接，所述下翼板12 和所述下腹板22连接，所述上腹板21和所述下腹板22扣接。
由上述描述可知，型材采用分体式设计可使其挤压难度及成本得到极大的降低。
在可选实施例中，所述上腹板21设有扣接槽211，所述下腹板22设有扣接凸台221，所述扣接槽211和所述扣接凸台221扣接。
由上述描述可知，通过扣接槽211和扣接凸台221扣接配合实现上腹板21 和下腹板22的固定连接，避免应力集中增加疲劳强度。
在可选实施例中，所述上腹板21和所述下腹板22采用拉铆连接。
由上述描述可知，采用拉铆替代传统焊接工艺，制作耗时短且过程环保；采用短尾拉铆钉的拉铆方式在铝合金型材没有损坏的情况下，能够实现永久性连接，只需要更新电气系统即可实现整车寿命的延长；配合本实用新型采用的预设曲率函数曲线过渡的形式，能够进一步提高型材的耐冲击性能和耐疲劳性能，提高铝合金车架大梁的装配精度；拉铆钉在使用时仅需按压拉铆油枪即可完成，省时省力。
在可选实施例中，所述翼板1和所述腹板2之间采用G3曲率函数曲线过渡连接。
由上述描述可知，翼板1和腹板2采用G3曲率函数曲线过渡连接，是为了对抗集装箱由上方落下的冲击，避免大梁局部应力集中，将型材圆角过渡位置设计成了完全符合G3曲率圆角的过渡曲线，相比传统圆角过渡在单一方向受力的情况下能够大幅减少应力集中，在应对单一方向应力时能够起到显著作用。
在可选实施例中，所述翼板1和所述腹板2位于连接处的两个阴角处均具有所述预设曲率函数曲线过渡部3。
由上述描述可知，相比传统的车架大梁型材，本实用新型全面采用预设曲率函数曲线过渡部3进行过渡，提高型材自身及连接结构轻量化、耐冲击的特点。
请参照图1至图4，本实用新型的实施例一为：
一种型材结构，包括两组以上相互连接的型材板，相互连接的两组所述型材板在连接处具有预设曲率函数曲线过渡部3。
请参照图1至图4，本实用新型的实施例二与实施例一的区别为：
所述预设曲率函数曲线过渡部3为G3曲率函数曲线过渡部。相互连接的两组所述型材板位于连接处的阳角和阴角均具有G3曲率函数曲线过渡部。
请参照图1至图2，本实用新型的实施例三为：
一种铝合金大梁型材，大梁型材使用万吨挤压机加工制作，单根厚度最大值为35mm，长度最大值为14450mm，包括一体成型的翼板1和腹板2，所述翼板1和所述腹板2位于连接处的两个阴角处均具有G3曲率函数曲线过渡部。
本实施例中的G3曲率函数曲线过渡部的拟合函数模型1为：
多项式拟合函数模型:
f(x)＝(p1*x3+p2*x2+p3*x+p4)/(x3+q1*x2+q2*x+q3)
系数(95％置信区间):
p1＝1331*(-3.369*106,3.372*106)
p2＝-6.788*104*(-1.72*108,1.718*108)
p3＝8.233*105*(-2.083*109,2.085*109)
p4＝9.195*105*(-2.325*109,2.327*109)
q1＝7752*(-1.963*107,1.965*107)
q2＝7.863*104*(-1.989*108,1.991*108)
q3＝3.069*104*(-7.762*107,7.768*107)
拟合优度:
SSE:和方差、误差平方禾口:0.2655
多重测定系数R平方:0.9997
自由度调整R平方:0.9992
均方根误差:0.2577
本实施例中的G3曲率函数曲线过渡部的拟合函数模型2为：
多项式拟合函数模型:
f(x)＝(p1*x3+p2*x2+p3*x+p4)/(x3+q1*x2+q2*x+q3)
系数(95％置信区间):
p1＝450.3*(-5.235*105,5.244*105)
p2＝-4.116*104*(-4.79*107,4.782*107)
p3＝9.18*105*(-1.066*109,1.068*109)
p4＝3.258*105*(-3.781*108,3.788*108)
q1＝9837*(-1.142*107,1.144*107)
q2＝1.132*105*(-1.314*108,1.316*108)
q3＝2.172*104*(-2.521*107,2.526*107)
拟合优度:
和方差、误差平方禾口:0.006516
多重测定系数R平方:1
自由度调整R平方:0.9999
均方根误差:0.05708
需要说明的是，上式中的p和q为拟合函数里的系数值，x为函数的未知数，取点的时候进行赋值。
请参照图3至图4，本实用新型的实施例四与实施例三的区别为：
所述翼板1包括上翼板11和下翼板12，所述腹板2包括上腹板21和下腹板22，所述上翼板11和所述上腹板21连接，所述下翼板12和所述下腹板22 连接，所述上腹板21和所述下腹板22扣接。所述上腹板21设有扣接槽211，所述下腹板22设有扣接凸台221，所述扣接槽211和所述扣接凸台221扣接。所述上腹板21和所述下腹板22采用拉铆连接，具体的，使用M12短尾拉铆钉，其力学性能如下：剪切力≥65.4KN、夹紧力≥64.9KN、拉脱力≥87.7KN，力学性能远超普通螺栓普通铆钉这些传统螺纹紧固件，单根抗剪屈服点经试验可达 7T。大梁型材要求使用CNC机床配合工装上下部分组合后同步加工，加工前需要使用工装进行调整矫正以保证拉铆孔位精度。整体大梁强度经过CAE抗冲击及疲劳强度验证，保证使用寿命。
综上所述，本实用新型提供一种型材结构及具有所述型材结构的铝合金大梁型材，根据码头无人集装箱运输车存在反复冲击载荷、对耐疲劳性能要求较高的使用工况，将型材结构中传统的曲率突变式圆角过渡改为采用预设曲率函数曲线过渡连接，降低了型材挤压难度，提高了型材的耐冲击性能和耐疲劳性能，增强了型材过渡位置的强度和耐疲劳性能，使连接位置不易出现疲劳裂纹，过渡更加平滑，在型材吊装、加工过程中不易发生变形，从而提高铝合金车架大梁的装配精度。
以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种型材结构，其特征在于，包括两组以上相互连接的型材板，相互连接的两组所述型材板在连接处具有预设曲率函数曲线过渡部。
2.根据权利要求1所述的型材结构，其特征在于，所述预设曲率函数曲线过渡部为G3曲率函数曲线过渡部。
3.根据权利要求1所述的型材结构，其特征在于，相互连接的两组所述型材板位于连接处的阳角和阴角均具有预设曲率函数曲线过渡部。
4.一种包括权利要求1～3任一项所述的型材结构的具有所述型材结构的铝合金大梁型材，包括翼板和腹板，其特征在于，所述翼板和所述腹板之间采用预设曲率函数曲线过渡连接。
5.根据权利要求4所述的具有所述型材结构的铝合金大梁型材，其特征在于，所述翼板和所述腹板为一体成型结构。
6.根据权利要求4所述的具有所述型材结构的铝合金大梁型材，其特征在于，所述翼板包括上翼板和下翼板，所述腹板包括上腹板和下腹板，所述上翼板和所述上腹板连接，所述下翼板和所述下腹板连接，所述上腹板和所述下腹板扣接。
7.根据权利要求6所述的具有所述型材结构的铝合金大梁型材，其特征在于，所述上腹板设有扣接槽，所述下腹板设有扣接凸台，所述扣接槽和所述扣接凸台扣接。
8.根据权利要求6所述的具有所述型材结构的铝合金大梁型材，其特征在于，所述上腹板和所述下腹板采用拉铆连接。
9.根据权利要求4所述的具有所述型材结构的铝合金大梁型材，其特征在于，所述翼板和所述腹板之间采用G3曲率函数曲线过渡连接。
10.根据权利要求4所述的具有所述型材结构的铝合金大梁型材，其特征在于，所述翼板和所述腹板位于连接处的两个阴角处均具有所述预设曲率函数曲线过渡部。
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