RU201425U1 - Стержневой заполнитель многослойной панели - Google Patents

Стержневой заполнитель многослойной панели Download PDF

Info

Publication number
RU201425U1
RU201425U1 RU2020125318U RU2020125318U RU201425U1 RU 201425 U1 RU201425 U1 RU 201425U1 RU 2020125318 U RU2020125318 U RU 2020125318U RU 2020125318 U RU2020125318 U RU 2020125318U RU 201425 U1 RU201425 U1 RU 201425U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
filler
core
fragments
pyramids
central
Prior art date
Application number
RU2020125318U
Other languages
English (en)
Inventor
Валентин Илдарович Халиулин
Елена Сергеевна Петрунина
Дарья Михайловна Беззаметнова
Модлер Нилс
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ"
Priority to RU2020125318U priority Critical patent/RU201425U1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU201425U1 publication Critical patent/RU201425U1/ru

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B7/00Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers

Landscapes

  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к области многослойных панелей транспортных средств, космических аппаратов и строительства. Стержневой заполнитель многослойной панели состоит из двух отдельных одинаковых частей, каждая из которых после сборки контактирует как с верхней, так и нижней обшивкой. Каждая часть заполнителя образована повторяющимися стержневыми фрагментами, расположенными по координатным линиям триаксиальной координатной сетки α1, α2, α3. Фрагменты являются разворачивающимися на плоскость. Между каждыми тремя фрагментами образуются проемы в виде равностороннего треугольника, в которые входят стержневые центральные пирамиды каждой части заполнителя соответственно до контакта с плоскостями обшивок. Заполнитель выполнен из композита с однонаправленным волокнистым армированием. Направления волокон совпадает с осью стержней. Преформа стержневого заполнителя является интегральной. Предложенный стержневой заполнитель характеризуется высокой эффективностью за счет увеличения прочности его соединения с обшивками. 2 ил.

Description

Полезная модель относится к области многослойных панелей транспортных средств, космических аппаратов и строительства.
Известен стержневой заполнитель со структурой периодически повторяющейся ячейки в виде четырехгранных пирамид (патент 2580729 Российская Федерация, МПК В32В 7/00, МПК B21D 47/00. Ферменный заполнитель многослойной панели [Текст] / Гайнутдинов В.Г., Абдуллин И.Н.; заявитель и патентообладатель КНИТУ-КАИ; опубл. 10.04.2016, бюл. №10. - 10 с).
Заполнитель имеет сборную структуру из зигзагообразных полос с пазами под соединение и выполнен таким образом, что его периодическая структурная ячейка образует вершины пирамид малой площади. Это свидетельствует о недостатке данного заполнителя в виду его дальнейшего соединения с обшивками. Вследствие чего малая надежность такого соединения, а соответственно и низкая прочность, как соединения, так и конструкции в целом. Также расположение армирующих волокон не совпадает с осью стержня и, как следствие, существенная потеря прочности. Кроме того, низкая интегральность конструкции, т.е. она является сборной из отдельных полос и, как следствие, снижение надежности.
Известен стержневой заполнитель с пирамидальной структурой и полученный удалением материала из гофрированной заготовки механической обработкой (Xiong J. Three-dimensional composite lattice structures fabricated by electrical discharge machining / J. Xiong, B. Wang, L. Ma, J. Papadopoulos, A. Vaziri, L. Wu // Experimental Mechanics. - 2014. - Vol. 54. - pp. 405-112).
Недостатком является то, что пирамиды имеют сильно усеченную форму, что отрицательно сказывается на прочности, кроме того при обработке гофра из композита направление армирования стержней не будет совпадать с их осью.
Известен стержневой заполнитель с пирамидальной структурой и интегрированный с обшивкой (US Patent 8176635, IPC B21D 47/00. Manufacture of lattice truss structures from monolithic materials / Douglas T. Queheillalt, Haydn N. G. Wadley, PCT Pub. Date: Oct. 23, 2008, PCT Pub. No.: WO 2008/127301. - p. 23.). Он получен удалением материала из монолитной заготовки.
Недостатком является невозможность получения панели с таким заполнителем из композитов с условием соблюдения оптимальной схемы армирования, при которой волокна будут совпадать с осями стержней, а также большая трудоемкость и высокая стоимость изготовления.
Известен стержневой заполнитель с пирамидальной структурой и выполненный из металлов гибкой (Wadley H.N.G. Fabrication and structural performance of periodic cellular metal sandwich structures / H.N.G. Wadley, N.A. Fleck, A.G. Evans // Composites Science and Technology. - 2003. - Vol. 63. - pp. 2331-2343.).
Недостатком является то, что вершины пирамид, образованные стержнями, предполагающие дальнейшее соединение с обшивками, обладают малой площадью контакта, что определяет низкую прочность соединения и низкую прочность конструкции в целом.
Известен стержневой заполнитель из композитов для многослойной панели (George Т. Hybrid carbon fiber composite lattice truss structures // T. George, V.S. Deshpande, H.N.G. Wadley. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. - 2014. - Vol. 65. - pp. 135-147.).
Структура заполнителя представляет собой множество одинаковых пирамид с четырехугольными основаниями. Стержни имеют армирование в виде жгутов и расположены вдоль наклонных ребер пирамид.
Данный заполнитель наиболее близок к заявляемой полезной модели и принят за прототип.
Соединение такого заполнителя с обшивками осуществляется по вершинам стержневых пирамид с малыми площадями контакта. Недостатком такого заполнителя является его малая эффективность в виду низкой прочности соединения заполнителя с обшивками.
Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, заключается в повышении эффективности заполнителя за счет повышения прочности многослойной панели путем увеличения площади соединения заполнителя с обшивками.
Технический результат достигается тем, что в стержневом заполнителе многослойной панели, периодические структурные фрагменты которого образованы стержнями, при этом стержни выполнены из композиционного материала, армированного однонаправленными волокнами, новым является то, что заполнитель состоит из двух отдельных одинаковых частей, выполненных с возможностью технологического разъема и входящих друг в друга до контакта с обшивками, и образованных стержневыми повторяющимися фрагментами, расположенными по координатным линиям триаксиальной координатной сетки, при этом фрагменты составлены четырьмя стержневыми пирамидами с треугольными основаниями, одна из которых является центральной с основанием, лежащим в поверхности для соединения с одной из обшивок, а три пирамиды объединены с центральной наклонными ребрами, а их основания лежат в поверхности для соединения с другой обшивкой, при этом каждые три фрагмента верхней и нижней частей образуют проемы в виде равностороннего треугольника, в которые входят стержневые центральные пирамиды каждой части заполнителя
соответственно до контакта с плоскостями обшивок.
Сущность полезной модели показана на фиг. 1 и фиг. 2, где:
Фиг. 1а - стержневой заполнитель, состоящий из двух частей: верхней и
нижней;
Фиг. 1б - разнесенный вид стержневого заполнителя;
Фиг. 1в - повторяющийся фрагмент, содержащий центральную стержневую пирамиду с треугольным основанием, лежащим в поверхности для соединения с одной их обшивок и три пирамиды, объединенные с центральной по наклонным ребрам с основаниями, лежащими в поверхности для соединения с другой обшивкой;
Фиг. 1г - развертка повторяющегося модуля;
Фиг. 2а - стержневой заполнитель, вид сверху;
Фиг. 2б - нижняя часть стержневого заполнителя, вид сверху;
Фиг. 2в - верхняя часть заполнителя, вид сверху;
Фиг. 2г - нижняя часть заполнителя, с условно заштрихованными основаниями центральных пирамид, вид сверху;
Фиг. 2д - верхняя часть заполнителя, с условно заштрихованными основаниями центральных пирамид, вид снизу;
Здесь: 1 - верхняя часть заполнителя; 2 - нижняя часть заполнителя; А - повторяющийся фрагмент; Б и В - проемы в виде равностороннего треугольника для нижней и верхней частей, соответственно; Г и Д -треугольные основания центральных пирамид повторяющихся модулей нижней и верхней частей заполнителя, соответственно, входящих в процессе сборки в проемы Б и В; Е, 3, Ж - основания пирамид, объединенных с центральной; α1, α2, α3 - оси триаксиальной системы координат.
Стержневой заполнитель многослойной панели (Фиг. 1а) состоит из двух отдельных одинаковых частей (Фиг. 1б), выполненных с возможностью технологического разъема.
Каждая часть заполнителя образована повторяющимися стержневыми фрагментами (Фиг. 1 в), расположенными по координатным линиям триаксиальной координатной сетки α1, α2, α3. Фрагменты составлены четырьмя стержневыми пирамидами с треугольными основаниями. Одна из них является центральной с основанием Г, которая лежит в поверхности для соединения с одной из обшивок (на фиг 2г эти основания заштрихованы). Три другие пирамиды объединены с центральной. Каждая из них имеет один общий стержень с центральной пирамидой. При этом их основания Е, З, Ж (Фиг. 1в) лежат в поверхности для соединения с другой обшивкой. Фрагменты являются разворачивающимися на плоскость (Фиг. 1 г).
На фиг. 2а показан стержневой заполнитель, вид сверху. Между каждыми тремя фрагментами образуется проем в виде равностороннего треугольника со стороной, равной двум сторонам пирамид. Для нижней части проемы обозначены буквой Б (Фиг. 2б), а для верхней - буквой В (Фиг. 2в). Эти проемы позволяют при сборке верхней и нижней частей заполнителя проходить стержневым пирамидам до контакта их оснований с обшивками.
При сборке центральные треугольные основания модулей Г (условно заштрихованные области на фиг. 2г) входят в проемы В, а Д (условно заштрихованные области на фиг. 2д) - в проемы Б.
После сборки каждая из частей стержневого заполнителя контактирует как с верхней, так и нижней обшивкой по основаниям пирамид. Все стержни выполнены из композита с однонаправленным волокнистым армированием. Направление волокон совпадает с осью стержней.
Преформа стержневого заполнителя является интегральной, т.е. волокна переходят с одного стержня на другой непрерывно без разрывов.
Заполнитель может быть изготовлен по следующей технологической схеме:
Сухая сетчатая преформа стержней может быть изготовлена направленной укладкой волокна (TFP - технология), т.к. верхняя и нижняя часть стержневой структуры разворачивается на плоскость. После придания рельефной формы каждой части и их сборке, можно реализовать формование способом вакуумной инфузии (VaRTM).
Наличие у заполнителя стержней, образующих основания пирамид и контактирующих с обшивкой обеспечивает большую площадь, а значит и прочность соединения заполнителя с обшивкой.
Непрерывность волокон по всем стержням и совпадение их направления с осями стержней позволяет максимально реализовывать прочность композиционного материала в заполнителе.
Повторяющиеся фрагменты заполнителя расположены по координатным линиям триаксиальной координатной сетки. Этим обеспечивается свойство изотропности заполнителя в трех направлениях, что обеспечивает более высокую равномерность механических свойств по сравнению с заполнителями с биаксиальной структурой.
Разворачиваемость заполнителя на плоскость позволяет использовать для изготовления преформы производительный метод направленной укладки волокна с непрерывным расположением волокон на развертке.
Таким образом, предложенный стержневой заполнитель многослойной панели характеризуется высокой эффективностью за счет увеличения прочности его соединения с обшивками.

Claims (1)

  1. Стержневой заполнитель многослойной панели, периодические структурные фрагменты которого образованы стержнями, при этом стержни выполнены из композиционного материала, армированного однонаправленными волокнами, отличающийся тем, что заполнитель состоит из двух отдельных одинаковых частей, выполненных с возможностью технологического разъема и входящих друг в друга до контакта с обшивками, и образованных стержневыми повторяющимися фрагментами, расположенными по координатным линиям триаксиальной координатной сетки, при этом фрагменты составлены четырьмя стержневыми пирамидами с треугольными основаниями, одна из которых является центральной с основанием, лежащим в поверхности для соединения с одной из обшивок, а три пирамиды объединены с центральной наклонными ребрами, а их основания лежат в поверхности для соединения с другой обшивкой, при этом каждые три фрагмента верхней и нижней частей образуют проемы в виде равностороннего треугольника, в которые входят стержневые центральные пирамиды каждой части заполнителя соответственно до контакта с плоскостями обшивок.
RU2020125318U 2020-07-21 2020-07-21 Стержневой заполнитель многослойной панели RU201425U1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020125318U RU201425U1 (ru) 2020-07-21 2020-07-21 Стержневой заполнитель многослойной панели

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020125318U RU201425U1 (ru) 2020-07-21 2020-07-21 Стержневой заполнитель многослойной панели

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU201425U1 true RU201425U1 (ru) 2020-12-15

Family

ID=73834725

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020125318U RU201425U1 (ru) 2020-07-21 2020-07-21 Стержневой заполнитель многослойной панели

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU201425U1 (ru)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1240846A2 (ru) * 1984-12-10 1986-06-30 Специальное Конструкторско-Технологическое Бюро С Опытным Производством Стеклопластиков Института Механики Ан Усср Заполнитель многослойной панели
RU2085671C1 (ru) * 1991-07-30 1997-07-27 Казанский государственный технический университет им.А.Н.Туполева Многослойная панель
RU2254954C1 (ru) * 2003-12-17 2005-06-27 Открытое акционерное общество "Казанский научно-исследовательский институт авиационной технологии" Трансформируемая оправка для изготовления складчатого заполнителя многослойной панели одинарной кривизны
RU2317168C2 (ru) * 2005-12-05 2008-02-20 Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева, Устройство для гофрирования листового материала
RU151699U1 (ru) * 2014-12-31 2015-04-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) Ферменный заполнитель многослойной панели

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1240846A2 (ru) * 1984-12-10 1986-06-30 Специальное Конструкторско-Технологическое Бюро С Опытным Производством Стеклопластиков Института Механики Ан Усср Заполнитель многослойной панели
RU2085671C1 (ru) * 1991-07-30 1997-07-27 Казанский государственный технический университет им.А.Н.Туполева Многослойная панель
RU2254954C1 (ru) * 2003-12-17 2005-06-27 Открытое акционерное общество "Казанский научно-исследовательский институт авиационной технологии" Трансформируемая оправка для изготовления складчатого заполнителя многослойной панели одинарной кривизны
RU2317168C2 (ru) * 2005-12-05 2008-02-20 Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева, Устройство для гофрирования листового материала
RU151699U1 (ru) * 2014-12-31 2015-04-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) Ферменный заполнитель многослойной панели

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6207256B1 (en) Space truss composite panel
US9205494B2 (en) Preform and method for reinforcing woven fiber nodes
WO2009051364A2 (en) Structure having reinforcement of three-dimensional truss type cellular material and manufacturing method thereof
Fan et al. Mechanical behaviors and bending effects of carbon fiber reinforced lattice materials
JP2019081361A (ja) 繊維強化材パネルを製造するためのモジュラー金型および繊維強化材パネルの製造方法
US10730252B2 (en) Lightweight composite single-skin sandwich lattice structures
EP2824251A2 (en) Pyramidal kagome structure and its fabricating method
RU2580729C1 (ru) Ферменный заполнитель многослойной панели
Chen et al. Design, manufacture, and experimental analysis of 3D honeycomb textile composites part I: design and manufacture
RU201425U1 (ru) Стержневой заполнитель многослойной панели
CN104589731B (zh) 四棱锥树脂基点阵夹芯泡沫复合材料平板及制造方法
RU2424864C2 (ru) Способ изготовления трехмерной каркасной структуры и структура, полученная таким способом
RU200914U1 (ru) Стержневой заполнитель многослойной панели
RU151699U1 (ru) Ферменный заполнитель многослойной панели
US9266304B2 (en) Grid type element of open polygonal cells
RU201426U1 (ru) Стержневой заполнитель многослойной панели
KR100866698B1 (ko) 3차원 트러스형 규칙 다공질 금속 제조용 금속망의 절곡장치 및 절곡 방법
CN1015191B (zh) 用于制作混凝土建筑构件的模壳
RU166890U1 (ru) Ферменный заполнитель многослойной панели
CN109898646B (zh) 一种拼装式钢结构多层厂房骨架的施工方法
KR100566729B1 (ko) 와이어로 구성된 3차원 다공질 경량 구조재와 그 제조장치
RU202616U1 (ru) Фюзеляж летательного аппарата из ферменного заполнителя
NZ235340A (en) Fibre reinforced plastic grid
CN112277311A (zh) 负泊松比蜂窝型复合吸能材料的3d打印方法及应用
EP2591476B1 (en) A composite material, a structural element comprised of the composite material, an airplane wing spar and their methods of production