DE2231959B2 - CORE FOR SANDWICH PANELS WITH OUTER LAYERS - Google Patents
CORE FOR SANDWICH PANELS WITH OUTER LAYERSInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Kern für Sandwichplatten mit Außenschichten, der aus dünnen, im Längsrichtung gleichmäßig wellenartig geformten, gleich ausgebildeten Bändern besteht, die aufrecht zv/ischen den Außenschichten liegen, mit ihren Längsrändern an den Außenschichten befestigt und so angeordnet sind, daß jeweils die Wellenberge eines Bandeü mit den Wellentälern des oder der benachbarten Bandes bzw. Bänder in Berührung stehen.The invention relates to a core for sandwich panels with outer layers consisting of thin, longitudinally consists of uniformly wave-like shaped, identically shaped bands that upright zv / ischen the Outer layers are attached with their longitudinal edges to the outer layers and are arranged so that the wave peaks of a band with the wave troughs of the neighboring band or Tapes are in contact.
Ein Kern dieser Art (vgl. US-PS 24 77 852, Fig. 5 und 6) ist bekannt. Er weist ein geringes Raumgewicht auf. Die einander benachbarten Bänder sind an ihren Berührstellen miteinander verbunden. Wird eine ebene Sandwichplatte mit einem Kern dieser Art um eine ersten Achse gebogen, erfährt sie eine zusätzliche Krümmung um eine zweite, senkrecht zur ersten Achse stehende Achse, d. h. eine sogenannte antiklastische Krümmung, da die Bänder im Bereich der konvex gebogenen Seite der Sandwichplatte einer Verlängerung, im Bereich der konkav gebogenen Seite der Platte einer Verkürzung unterliegen und diese Verformungen der Bänder aufgrund der mechanischen Verbindung nicht ausgeglichen werden können, wodurch c'ie Außenschichten der geschilderten amtiklastischen Krümmung unterliegen. Aufgrund dessen sind die Sandwichplatten mit dem geschilderten Kern zur Herstellung von um eine Achse gekrümmten Wänden od. dgl nicht geeignet. Der geschilderte Kern weist \s ferner einen geringen Winderstand gegenüber einer parallel zu den Außenschichten und zur Längserstrekkuns der Bänder senkrecht wirkenden Kraft auf, da die Wellen einen Bogenwinkel von kleiner als 180° bilden und jeweils ein Wellenberg des einen Bandes auf dem zugeordneten Wellental des benachbarten Bandes nur an e'K'er Stelle aufliegt, so daß die Wellen unter dem Einfluß einer derartigen Kraft flach gedrückt v/eräen, insbesondere natürlich dann, wenn zur Vermeidung der antiklastischen Krümmung die Bänder nicht miteinander verbunden sind. Eine mit einem derartigen Kern versehene Sandwichplatte ist also nicht zur Verwendung als z. B. vertikale lastentragendeWand geeignet.A core of this type (see. US-PS 24 77 852, Fig. 5 and 6) is known. It has a low volume weight. The adjacent bands are on theirs Contact points connected to one another. Will be a flat sandwich panel with a core of this type around a If the first axis is bent, it experiences an additional curvature around a second, perpendicular to the first axis standing axis, d. H. a so-called anticlastic curvature, as the ligaments are convex in the area curved side of the sandwich panel of an extension, in the area of the concave curved side of the panel subject to shortening and this deformation of the ligaments due to the mechanical connection cannot be compensated, whereby the outer layers of the amiclastic Subject to curvature. Because of this, the sandwich panels with the core described are for Production of walls curved about an axis or the like is not suitable. The core described shows \ s Furthermore, a low wind resistance compared to one parallel to the outer layers and to the longitudinal stretch of the belts acting vertically, as the waves form an arc angle of less than 180 ° and only one wave crest of one band on the associated wave trough of the adjacent band rests at e'K'er point, so that the waves under the Influence of such a force pressed flat, especially of course when to avoid the anticlastic curvature the ligaments are not connected to each other. One with such a core provided sandwich panel is therefore not for use as z. B. vertical load bearing wall suitable.
Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel der genannten Druckschrift (F i g. 1 bis 3) besteht der Kern einer Sandwichplatte aus Rohrstücken mit Kreisquerschnitt, die ohne Verbindung untereinander aneinandergereiht sind, mit ihren Achsen senkrecht zwischen den Außenschichten angeordnet und mit ihren Enden an den Außenschichten befestigt sind. Dieser Kern ist an sich der Idealfall hinsichtlich der Vermeidung einer antiklas'lischen Krümmung und der Aufnahme von zu den Außenschichten parallelen Kräften. Demgegenüber weisen Bänder jedoch das geringere Gewicht pro Flaumeitiheit auf und sind einfacher und billiger herstellbar.In a second exemplary embodiment of the cited document (FIGS. 1 to 3), the core consists of one Sandwich panel made of pipe pieces with a circular cross-section, which are lined up without any connection to one another are arranged with their axes perpendicular between the outer layers and with their ends on the Outer layers are attached. This core is in itself the ideal case in terms of avoiding an anti-Classical one Curvature and the absorption of forces parallel to the outer layers. In contrast however, ribbons have the lower weight per fluffiness and are simpler and cheaper manufacturable.
Gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der zur Rede stehenden US-PS 24 77 852 (F i g. 7 und 8) besteht der Kern aus nebeneinander angeordneten Rohrstükken mit sechseckigem Querschnitt, die lückenlos in einem Wabenmuster angeordnet sind. Zur Herstellung der Rohrstücke mit sechseckigem Querschnitt muß das Material in stumpfen Winkeln geformt werden, wodurch in ihm Bruchrisse auftreten können, so daß sich der mechanische Widerstand der Kernkonstruktion verringert. Da die sechseckigen Rohrstücke mit den benachbarten sechseckigen Rohrstücken jeweils längs ihres gesamten Außenumfangs und damit in Art eines Formschiusses in Berührung stehen, tritt bei einer mechanischen Verbindung der Rohrstücke eine erhöhte antiklastische Krümmung einer mit einem derartigen Kern ausgerüsteten Sandwichplatte ein, da ein Ausgleich der Verformung der Rohrstücke aufgrund der Flächenberührung und des Formschlusses noch weniger als in den vorhergehend besprochenen Fällen möglich ist. Die mechanische Beanspruchung der Rohrstücke ist bei ihrer Formung größer als der bei der Formung von Bändern. Dieses kann leichter zu Ermüdung, Korrosion und Fließen führen. Bezüglich des Raumgewichts und der Herstellung gelten die zu dem Kern aus Rohrstücken mit Kreisquerschnitt angeführten Darlegungen. According to a third exemplary embodiment of the US Pat. No. 2,477,852 in question (FIGS. 7 and 8) the core of pipe pieces with a hexagonal cross-section arranged next to one another, which are seamlessly inserted into are arranged in a honeycomb pattern. To produce the pipe sections with a hexagonal cross-section, the Material can be formed at obtuse angles, as a result of which fracture cracks can occur in it, so that the mechanical resistance of the core structure is reduced. Since the hexagonal pipe pieces with the adjacent hexagonal pipe pieces each along their entire outer circumference and thus in the manner of a Form joint are in contact, there is an increased mechanical connection of the pipe sections anticlastic curvature of a sandwich panel equipped with such a core, as a compensation the deformation of the pipe sections due to the surface contact and the form fit even less than is possible in the cases discussed above. The mechanical stress on the pipe sections is larger when molded than when molded Ribbons. This can more easily lead to fatigue, corrosion and flow. Regarding the volume weight and The explanations given for the core made of tubular pieces with a circular cross-section apply to the manufacture.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, einen Kern der eingangs genannten Art, ohne daß sich dessen Gewicht wesentlich erhöht und dessen Aufbau aufwendig wird, dahingehend weiterzubilden, daß er einen erhöhten mechanischen Widerstand gegen Kräfte parallel zu den Außenschichten aufweist, ohne daß die Bänder mechnaisch miteinander verbunden werden müßten, so daß bei einer mit ihm ausgerüsteten Sandwichplatte bei einer Biegung um eine Achse keine antiklastische Krümmung auftritt.The object on which the invention is based is to develop a core of the type mentioned at the beginning, without its weight increasing significantly and its structure becoming expensive to further educate that it has an increased mechanical resistance to forces parallel to the outer layers, without the ligaments having to be mechanically connected to one another, so that one with him equipped sandwich panel when bent about an axis, no anticlastic curvature occurs.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem Kern der eingangs bezeichneten Art dadurch gelöst, daß bei jedem Band der kleinste freie Abstand zwischen zwei benachbarten Wellenbergen kleiner ist als die größte freie Breite des Wellentales und daß die Anordnung der Bänder zueinander so getroffen ist, daß die Berührung jedes der Wellenberge des einen Bandes an zwei benachbarten Wellentälern des anderen Bandes zugleich vorgesehen ist.This object is achieved according to the invention in a core of the type specified in that for each band the smallest free distance between two adjacent wave crests is smaller than that largest free width of the wave trough and that the arrangement of the bands to each other is such that the contact of each of the wave crests of one band with two adjacent wave troughs of the other band is provided at the same time.
n eriindungsgemäße Kern weist einen hohen «/^erstand gegen eine Kraft parallel zu den Außen-The core according to the invention has a high resistance to a force parallel to the outer
h'chten und senkrecht zur Längserstreckung der D-Her auf da die Wellen eine beinahe geschlossene £!ni mit einem Bogenwinkel von über 180° haben, und ;high and perpendicular to the longitudinal extension of the D-Here the waves have an almost closed angle with an arc angle of more than 180 °, and;
• eils ein Wellenberg des einen Bandes zwei JeW chbarte Wellentäler des anderen Bandes zugleich h "hrt so daß ein Zusammendrücken der Wellen• Eils a wave crest of a band two J eW c hbarte wave troughs of the other band at the same time h "HRT so that compression of the waves
iteehend verhindert wird. Aufgrund dessen braucheniteehend is prevented. Because of that need
* Rander untereinander mechanisch nicht verbunden n erden so daß eine mit dem erfindungsgemäßen Kern* R on the not mechanically connected to each other n earth so that one with the core according to the invention
rüstete Sandwichplatte bei ihrer Biegung keiner a" Ilastischen Krümmung unterliegt. Erhalten geblieh η sind gegenüber den Kernen aus Rohrstücken die einfache und billige Herstelibarkeit und das verhältnis- ι mäßig geringe Raumgewicht.equipped sandwich panel at its bend not a "Ilastischen curvature subject. Get geblieh η are compared with the nuclei of tubular pieces, the simple and cheap Herstelibarkeit and proportionate ι moderately low density.
Der Kern führt zwar bereits mit unverbundenen Rändern zu den aufgezeigten Vorteilen, doch läßt sich der Widerstand des Kerns gegen eine Kraft parallel zu Hen Außenschichten noch weiter steigern, wenn die : benachbarten Bänder - wie bei Bändern an sich hekannt - längs ihrer Berührungsbereiche aneinander hefestigt sind. Trotz der Befestigung der Bänder untereinander treten bei der mit diesem Kern ι gerüsteten sandwichplatte keine stärkeren anflanschen Krümmungen auf, da jeweils ein Wellenberg des einen Bandes zwei benachbarte Weilentäler des anderen Bandes berührt und hierdurch ein größere.-Ausgleich hinsichtlich der Verformung der Bänder ermöglicht ist als bei dem eingangs genannten Kern, bei welchem jeweils ein Wellenberg des einen Bandes an nur einem Wellental des anderen Bandes anliegt.The core already leads with unconnected Margins to the advantages indicated, but the resistance of the core to a force can be parallel Hen outer layers increase even further if the: neighboring ligaments - as with ligaments themselves he recognized - are attached to each other along their areas of contact. Despite the fastening of the straps There are no stronger flanges between each other in the sandwich panel equipped with this core Curvatures, since each wave crest of one band of two neighboring valley valleys of the touches another band and thereby a greater compensation with regard to the deformation of the bands is made possible than in the case of the core mentioned at the outset, in which in each case a wave crest of the one band is present only touches one trough of the other band.
Um die Herstellung des erfindungsgemäßen Kerns besonders einfach und billig zu gestalten, ist in Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die Wellenberge und -täler eines Bandes gleich geformt sind und ihr kleinster Krümmungsradius in etwa gleich dem Mindestbiegeradius ist. Insbesondere bestehen dabei sowohl der Wellenberg als auch das Wellental aus einem Kreisabschnitt von über 180°, insbesondere Vi bis 3A eines Kreises.In order to make the production of the core according to the invention particularly simple and cheap, it is provided in an embodiment of the invention that the wave crests and valleys of a band are shaped identically and their smallest radius of curvature is approximately equal to the minimum bending radius. In particular, both the wave crest and the wave trough consist of a segment of a circle of over 180 °, in particular Vi to 3 A of a circle.
Wie Fig.2 zeigt, ist es nicht erforderlich, daß die Wellenberge 1 kongruent zu den Wellentälern 2 ausgebildet sind. Es genügt, wenn die Wellenberge bzw. Wellentäler untereinander gleich sind.As Fig.2 shows, it is not necessary that the Wave crests 1 are designed to be congruent to wave troughs 2. It is sufficient if the wave crests or Wave troughs are equal to one another.
Die kleinsten Krümmungsradien rder Wellenberge 1 bzw. der Wellentäler 2 dürfen jedoch nicht kleiner sein als der Mindestbiegeradius des Bandes, der bei der Formung des Bandes zu merklichen Veränderungen durch Reckverformungen oder Teilbrücken fuhrt Andererseits sollen die Krümmungsradien nicht zu groß sein, da sonst Zellen 3 mit ziemlich großer Flache gebildet werden, wodurch die Festigkeit des KernsThe smallest radii of curvature of the wave crests 1 or the wave troughs 2 must not be smaller than the minimum bending radius of the band, which is used in the Formation of the tape leads to noticeable changes due to stretching deformations or partial bridges On the other hand, the radii of curvature should not be too large, otherwise cells 3 with a fairly large area are formed, increasing the strength of the core
sinkt. ...sinks. ...
Bei der in Fig.3 dargestellten bevorzugten Ausfuh- \ rungsform des Bandes A, mit der man Zellen mit einerIn the preferred embodiment of the band A shown in FIG. 3, with which cells with a
minimalen Fläche erhält, bestehen die Wellenberge 5minimal area, the wave crests 5 exist
und die Wellentäler 6 aus Kreisabschnitten mit einemand the wave troughs 6 from circular segments with a
Krümmungsradius R, der vorzugsweise gerade etwasRadius of curvature R, which is preferably just slightly
größer ist als der Mindestbiegeradius. D Die Kreisabschnitte 5 und 6 des Bandes A, die sichis larger than the minimum bending radius. D The circle sections 5 and 6 of the band A, which are
über einen Halbkreis hinauserstrecken, besitzen Mittel·extend beyond a semicircle, have means
punkte, die auf zwei zueinander parallelen Geraden -points that are on two parallel straight lines -
und 8 liegen. Ihr Durchmesser ist Φ = 2 R. and 8 lie. Their diameter is Φ = 2 rows
Zwei aufeinanderfolgende Mittelpunkte von Zys linderabschnitten auf einer Geraden sind in demTwo successive midpoints of Zys linder sections on a straight line are in the
Abstand e angeordnet, wobei Φ < e< 2 Φ. Der Abstand der beiden Geraden 7 und 8 beträgtDistance e arranged, where Φ <e <2 Φ. The distance between the two straight lines 7 and 8 is
da der Abstand zwischen den zwei Mittelpunkten vonsince the distance between the two centers of
Kreisabschnitten 5 und 6, die nacheinander auf derCircle sections 5 and 6, one after the other on the
Geraden 7 bzw. der Geraden 8 liegen, angesichts derStraight line 7 or the straight line 8, in view of the
js tangentialen Verbindung der Kreisabschnitte c=js tangential connection of the circle segments c =
n in den F ig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsformen beträgtn in fig. 3 and 4 illustrated embodiments amounts to
d = d =
Titan, Desieneii, iiiau^o^..^^.^ —. .. Bauelementen für Überschallflugzeuge.Titan, Desieneii, iiiau ^ o ^ .. ^^. ^ -. .. Components for supersonic aircraft.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben, wobei auf die Zeichnung Bezug genommen wird. Es zeigenThe invention is described below with reference to exemplary embodiments, with reference to the Reference is made to the drawing. Show it
F ι g. 1 und 2 Draufsichten auf zwei Ausführungsbeispiele der Bänder des erfindungsgemäßen Kerns,Fig. 1 and 2 plan views of two exemplary embodiments of the strips of the core according to the invention,
Fig.3 eine bevorzugte Ausführungsform eines Bandes,3 shows a preferred embodiment of a belt,
F i g. 4 und 5 Draufsichten auf zwei weitere Ausführungsformen von gewellten, aus kreisförmigen : Abschnitten bestehenden Bändern.F i g. 4 and 5 plan views of two further embodiments of corrugated, made of circular: Sections of existing ligaments.
Gemäß F i g. 1 ist jedes der Bänder A 1 und A 2 in Längsrichtung gleichmäßig wellenartig geformt, wobei die Wellenberge i und Wellentäler 2 untereinander kongruent sind. Der kleinste freie Abstand a zwischen zwei benachbarten Wellenbergen 1 ist kleiner als die größte freie Breite ödes eingeschlossenen Wellentals Die Anordnung der Bänder zueinander ist so getroffen, daß jeweils ein Wellenberg 1 des einen Bandes, z. B. A 2, zwei benachbarte Wellentäler 2 des anderen Bandes, z. B. A 1, zugleich berührt. Auf diese Weise werden geschlossene Zellen 3 von gekrümmtem Querschnitt und zwei Stoßen gebildet.According to FIG. 1, each of the bands A 1 and A 2 is uniformly wave-like in the longitudinal direction, with the wave crests i and wave troughs 2 being congruent with one another. The smallest free distance a between two adjacent wave crests 1 is smaller than the largest free width of the dreary enclosed wave valley. B. A 2, two adjacent wave troughs 2 of the other band, z. B. A 1, touched at the same time. In this way, closed cells 3 of curved cross section and two joints are formed.
Bei der auf F i g. 5 dargestellten Ausführungsform istIn the case of the FIG. 5 is the embodiment illustrated
d = d =
' "I'"I
Bei dieser bevorzugten Form entspricht die Anordnung der Mittelpunkte aller Kreisabschnitte den Ecken und Mittelpunkten eines Sechseckrasters 10. Jeder Kreisabschnitt erstreckt sich hierbei über zwei Drittel eines Kreises. Der Abstand ckann jedoch größer als Φ werden, wenn die Kreisabschnitte nicht direkt, sondern über gerade Abschnitte miteinander verbunden sind, die zur Vermeidung von Winkelknickcn zu den beiden Kreisabschnitten tangential verlaufen.In this preferred shape, the arrangement of the center points of all circle segments corresponds to the corners and centers of a hexagonal grid 10. Each segment of a circle extends over two thirds of a circle. However, the distance ckcan be greater than Φ if the circle sections are not connected directly, but via straight sections, the run tangentially to the two circular segments to avoid angle kinks.
Die gewellten Bänder A 1 und A 2 sind zueinander so angeordnet, daß die Wellenberge 5 des Bandes A jeweils zwei benachbarte Wellentäler 6 des Bandes A tangential berühren (vgl. F i g. 4 und 5). Der Abstdand c ' zwischen den Mittelpunkten der Kreise zweier verschiedener, jedoch benachbarter Bänder A 1 und A 2 ist somit immer gleich Φ.The corrugated strips A 1 and A 2 are arranged with respect to one another in such a way that the corrugation peaks 5 of the strip A each touch two adjacent corrugation troughs 6 of the strip A tangentially (cf. FIGS. 4 and 5). The distance c ' between the centers of the circles of two different but adjacent bands A 1 and A 2 is therefore always equal to Φ.
Ein Kern, der aus einer großen Anzahl derartigerA nucleus made up of a large number of such
nebeneinandergelegter gewellter Bänder besteht, wird zwischen zwei einander gegenüberliegende Seiten zweier Außenschichten gelegt, die — insbesondere im Fall von der Metallkonstruktion — gewöhnlich aus demselben Material wie die Bänder bestehen, und wird > an diesen auf jede beliebige bekannte Weise, beispielsweise durch Diffusionsschweißen, Elektroschweißen, Kleben und dergleichen befestigt. Der Kern kann zuvor durch Eintauchen beispielsweise in einen Lack imprägniert werden, der die Verbindung gewährleistet und einen Korrosionsschutz bietet.of juxtaposed corrugated ribbons placed between two opposite sides of two outer layers, which - especially in the Case of the metal structure - usually made of the same material as the tapes, and will> on these in any known manner, for example by diffusion welding, electric welding, Gluing and the like attached. The core can be impregnated beforehand, for example in a lacquer that ensures the connection and offers protection against corrosion.
Die Befestigung des Kerns an den Außcnschichtcn durch Verschweißen, insbesondere durch Diffusionsschweißen, wird bei nichtvcrbundenen Bändern sehr vereinfacht. Ferner wird eine direkte Ausführung aller Verbindungen, d. h. sowohl zwischen Bändern und zwischen Bändern und Außenschichten, mit Hilfe des sogenannten Tauchvcrfahrcns möglich, das bisher nur zum Verstärken oder zum Schutz des Werkstoffes des Bandes benutzt wurde.The attachment of the core to the outer layers by welding, in particular by diffusion welding, is greatly simplified for non-bonded tapes. Furthermore, a direct execution of all Connections, d. H. both between ribbons and between ribbons and outer layers, with the help of the so-called Tauchvcrfahrcns possible, which was previously only used to reinforce or protect the material of the Tape was used.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
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