RU201426U1 - Стержневой заполнитель многослойной панели - Google Patents
Стержневой заполнитель многослойной панели Download PDFInfo
- Publication number
- RU201426U1 RU201426U1 RU2020120610U RU2020120610U RU201426U1 RU 201426 U1 RU201426 U1 RU 201426U1 RU 2020120610 U RU2020120610 U RU 2020120610U RU 2020120610 U RU2020120610 U RU 2020120610U RU 201426 U1 RU201426 U1 RU 201426U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- strips
- filler
- rods
- core
- sandwich panel
- Prior art date
Links
- 239000000945 filler Substances 0.000 title claims abstract description 31
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 10
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 210000003537 structural cell Anatomy 0.000 claims abstract description 5
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012783 reinforcing fiber Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 239000011165 3D composite Substances 0.000 description 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 230000021615 conjugation Effects 0.000 description 1
- 238000009760 electrical discharge machining Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000009728 tailored fiber placement Methods 0.000 description 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B1/00—Layered products having a non-planar shape
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C1/00—Fuselages; Constructional features common to fuselages, wings, stabilising surfaces or the like
- B64C1/06—Frames; Stringers; Longerons ; Fuselage sections
- B64C1/12—Construction or attachment of skin panels
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
- E04C2/00—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels
- E04C2/02—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by specified materials
- E04C2/10—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by specified materials of wood, fibres, chips, vegetable stems, or the like; of plastics; of foamed products
- E04C2/24—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by specified materials of wood, fibres, chips, vegetable stems, or the like; of plastics; of foamed products laminated and composed of materials covered by two or more of groups E04C2/12, E04C2/16, E04C2/20
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
- E04C2/00—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels
- E04C2/30—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by the shape or structure
- E04C2/34—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by the shape or structure composed of two or more spaced sheet-like parts
- E04C2/36—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by the shape or structure composed of two or more spaced sheet-like parts spaced apart by transversely-placed strip material, e.g. honeycomb panels
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Architecture (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области многослойных панелей, используемых в транспортных средствах, космических аппаратах и строительстве. Стержневой заполнитель многослойной панели состоит из стержней и полос. Стержни образуют периодическую структурную ячейку пирамиды с прямоугольным основанием. Основания пирамид вдоль каждого ряда заполнителя объединены в полосы, при этом стержни и полосы являются единым целым и выполнены из композиционного материала, непрерывно армированного однонаправленными волокнами. Высокая прочность многослойной панели достигается за счет повышения прочности стержневого заполнителя из композиционного материала путем формирования интегрированных со стержнями заполнителя полос, обеспечивающих большую площадь соединения с обшивкой. 2 ил.
Description
Полезная модель относится к области многослойных панелей, используемых в транспортных средствах, космических аппаратах и строительстве.
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. 405-412).
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, примыкающими друг к другу и расположенными рядами. 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, так как вершины пирамид с малыми площадями при соединении с обшивками дают низкую прочность соединения и конструкции в целом.
Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, заключается в повышении эффективности за счет увеличения площадей заполнителя для контакта с обшивками, что повышает прочность соединения заполнителя с обшивками и конструкции в целом.
Технический результат достигается тем, что в стержневом заполнителе многослойной панели, периодическая структурная ячейка которого образована стержнями, расположенными по наклонным ребрам пирамиды с прямоугольным основанием, новым является то, что основания пирамид вдоль каждого ряда заполнителя объединены в полосы, при этом стержни и полосы являются единым целым и выполнены из композиционного материала, непрерывно армированного однонаправленными волокнами.
Сущность полезной модели показана на фиг. 1 и фиг. 2, где:
фиг. 1а - стержневой заполнитель, включающий композитные стержни и композитные полосы;
фиг. 1б - развертка стержневого заполнителя;
фиг. 1в, г - этапы складывания развертки в заполнитель;
фиг. 2а - панель со стержневым заполнителем;
фиг. 2б - панель с разнесенными обшивками и заполнителем.
Здесь: 1 - композитные стержни, 2 - композитные полосы.
Стержневой заполнитель многослойной панели (фиг. 1а) состоит из стержней 1 и полос 2. Стержни образуют периодическую структурную ячейку пирамиды с прямоугольным основанием и располагаются по ребрам этих пирамид. Основания пирамид вдоль каждого ряда заполнителя объединены в полосы, при этом стержни и полосы являются единым целым и выполнены из композиционного материала, непрерывно армированного однонаправленными волокнами. Направление армирования в стержнях совпадает с их осью.
Складчатый заполнитель является структурой, разворачивающейся на плоскость (фиг. 1б). Переход от развертки к объемному состоянию заполнителя осуществляется складыванием вдоль линий сопряжения стержней с полосами (фиг. 1в, г)
Многослойная панель со стержневым заполнителем (фиг. 2а) получается как результат его соединения с обшивками (фиг. 2б).
Заполнитель может быть изготовлен в результате выполнения следующих операций. На текстильной или бумажной подложке способом направленной укладки волокна (Tailored fiber placement) укладываются жгуты из однонаправленных волокон, образуя структуру из стержней и полос, соответствующую развертке (фиг. 1б). Волокна жгутов 1 непрерывно переходят на полосы 2. Во время укладки армирующие волокна пристегиваются к подложке.
После удаления подложки волокна пропитываются связующим.
На полосы устанавливаются технологические вкладыши в виде призм треугольного сечения.
Развертка складывается по линиям сопряжения стержней с полосами до соприкосновения полос по их продольным кромкам. В результате снизу и сверху полосы образуют непрерывные плоские поверхности (фиг. 1а) для соединения с обшивками.
Далее обшивки присоединяются по поверхностям из полос (фиг. 2).
Слабой стороной всех панелей со стержневыми заполнителями является низкая прочность соединения заполнителя с обшивкой в виду малой площади их контакта.
В предлагаемом техническом решении у заполнителя имеются композитные полосы в огибающих поверхностях.
Они обеспечивают большую площадь, а, соответственно, и прочность соединения заполнителя и обшивки. Высокой прочности способствует также то, что волокна заполнителя ориентированы вдоль осей стрежней, а также то, что преформа стрежней и полос является интегральной, т.е. волокна стержней без разрывов переходят в преформу полос.
Таким образом, данный стержневой заполнитель из композиционного материала является высокоэффективным за счет повышения прочности путем формирования полос, обеспечивающих большую площадь соединения с обшивкой и интегрированных со стержнями заполнителя.
Claims (1)
- Стержневой заполнитель многослойной панели, периодическая структурная ячейка которого образована стержнями, расположенными по наклонным ребрам пирамиды с прямоугольным основанием, отличающийся тем, что основания пирамид вдоль каждого ряда заполнителя объединены в полосы, при этом стержни и полосы являются единым целым и выполнены из композиционного материала, непрерывно армированного однонаправленными волокнами.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020120610U RU201426U1 (ru) | 2020-06-16 | 2020-06-16 | Стержневой заполнитель многослойной панели |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020120610U RU201426U1 (ru) | 2020-06-16 | 2020-06-16 | Стержневой заполнитель многослойной панели |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU201426U1 true RU201426U1 (ru) | 2020-12-15 |
Family
ID=73834746
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020120610U RU201426U1 (ru) | 2020-06-16 | 2020-06-16 | Стержневой заполнитель многослойной панели |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU201426U1 (ru) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4035539A (en) * | 1976-05-12 | 1977-07-12 | Luboshez Sergius N Ferris | Structural panel |
| SU939681A1 (ru) * | 1980-03-06 | 1982-06-30 | Специальное Конструкторско-Технологическое Бюро С Опытным Производством Стеклопластиков Института Механики Ан Усср | Ячеистый заполнитель |
| SU1317074A1 (ru) * | 1986-01-09 | 1987-06-15 | Специальное Конструкторско-Технологическое Бюро С Опытным Производством Стеклопластиков Института Механики Ан Усср | Ячеистый заполнитель |
| US8176635B2 (en) * | 2006-10-27 | 2012-05-15 | University Of Virginia Patent Foundation | Manufacture of lattice truss structures from monolithic materials |
| RU2507113C1 (ru) * | 2012-07-24 | 2014-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Сотовый заполнитель |
| RU163959U1 (ru) * | 2015-11-23 | 2016-08-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Складчатый заполнитель многослойной панели |
-
2020
- 2020-06-16 RU RU2020120610U patent/RU201426U1/ru active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4035539A (en) * | 1976-05-12 | 1977-07-12 | Luboshez Sergius N Ferris | Structural panel |
| SU939681A1 (ru) * | 1980-03-06 | 1982-06-30 | Специальное Конструкторско-Технологическое Бюро С Опытным Производством Стеклопластиков Института Механики Ан Усср | Ячеистый заполнитель |
| SU1317074A1 (ru) * | 1986-01-09 | 1987-06-15 | Специальное Конструкторско-Технологическое Бюро С Опытным Производством Стеклопластиков Института Механики Ан Усср | Ячеистый заполнитель |
| US8176635B2 (en) * | 2006-10-27 | 2012-05-15 | University Of Virginia Patent Foundation | Manufacture of lattice truss structures from monolithic materials |
| RU2507113C1 (ru) * | 2012-07-24 | 2014-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Сотовый заполнитель |
| RU163959U1 (ru) * | 2015-11-23 | 2016-08-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Складчатый заполнитель многослойной панели |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6207256B1 (en) | Space truss composite panel | |
| Mhanna et al. | Shear strengthening of reinforced concrete beams using CFRP wraps | |
| Fan et al. | Mechanical behaviors and bending effects of carbon fiber reinforced lattice materials | |
| CN105128412B (zh) | 具有网格增强蜂窝芯体的夹芯结构 | |
| EP2839089B1 (de) | Bauelement und verfahren zur herstellung eines bauelements | |
| WO2009051364A2 (en) | Structure having reinforcement of three-dimensional truss type cellular material and manufacturing method thereof | |
| WO2013174648A1 (de) | Textilbewehrtes betonbauelement | |
| RU201426U1 (ru) | Стержневой заполнитель многослойной панели | |
| Boumaaza et al. | Behavior of pre-cracked deep beams with composite materials repairs | |
| Gasii | The flat double-layer grid-cable steel-concrete composite structure | |
| RU200914U1 (ru) | Стержневой заполнитель многослойной панели | |
| CN112049006B (zh) | 正交异性钢桥面板结构及施工方法 | |
| CN111041967B (zh) | 一种含波折形连接件的钢-混组合梁及其实施方法 | |
| RU201425U1 (ru) | Стержневой заполнитель многослойной панели | |
| CN210621466U (zh) | 具有抗疲劳性能的组合桥面板 | |
| RU2710177C1 (ru) | Способ изготовления заполнителя с ферменной объемной структурой и многослойных панелей на его основе | |
| US3094812A (en) | Precast unit for forming a hyperbolic paraboloidal roof structure | |
| CN100595403C (zh) | 钢-混凝土组合梁 | |
| CN210658930U (zh) | 开孔薄钢板-超高性能混凝土组合结构 | |
| Spartali et al. | Structural behaviour of origami-based folded shells made of carbon textile reinforced concrete | |
| NZ235340A (en) | Fibre reinforced plastic grid | |
| Jankowiak et al. | Numerical analysis of effectiveness of strengthening concrete slab in tension of the steel-concrete composite beam using pretensioned CFRP strips | |
| CN219010933U (zh) | 一种钢混组合梁桥面板湿接缝连接结构 | |
| Leekitwattana et al. | An alternative design of steel-concrete-steel sandwich beam | |
| CN110616618A (zh) | 一种增强沥青基混凝土三维矩形格栅结构及其制备方法 |