一種管狀復合結構芯體夾層板及其制備方法技術

本發明專利技術公開了一種管狀復合結構芯體夾層板及其制備方法，從上到下包括上面板、第二層直管組件、斜管、第一層直管組件和下面板，第二層直管組件和第一層直管組件分別由若干直管鋪設而成，第二層直管組件的直管沿豎直方向設置，第一層直管組件的直管沿水平方向設置，斜管設置在第二層直管組件和第一層直管組件之間，形成管狀復合結構芯體。本發明專利技術用正交梯形直管和鑲插在正交梯形直管空隙中的平行四邊形斜管裝配組成抗爆吸能結構芯體，該芯體中四個斜管組成相互支撐的金字塔空心管點陣結構，具有優異的面外壓縮性能；另外芯體中的正交梯形直管在夾層結構受面外爆炸載荷作用時，提供穩定的面內剪切抗力，可以有效提高整體結構抗爆抗沖擊性能。

Tubular composite structure core sandwich plate and preparation method thereof

The invention discloses a tubular core sandwich composite structure and preparation method thereof, the upper panel, second layers of straight pipe assembly, inclined tube, the first layer of straight pipe assembly and the lower panel includes second layers from top to bottom, straight straight component assembly and a first layer respectively by several straight paved, second layers of straight pipe assembly straight arranged along the vertical direction, the first layer component set straight straight along the horizontal direction, the inclined tube is arranged between the second layers of straight pipe assembly and a first layer pipe component, forming a tubular composite core structure. The present invention parallelogram with orthogonal trapezoidal straight and inserted with straight ladder in the gap in the orthogonal helical tube assembly composed of antiknock energy absorbing structure of the core body, the core body of Pyramid hollow four inclined tube mutually supporting tube lattice structure, the outer surface has excellent compression performance; also the core of the orthogonal straight ladder the plane in the sandwich structure to explosive loading, provide stable shear resistance, can effectively improve the overall structure of anti impact performance.

【技術實現步驟摘要】
一種管狀復合結構芯體夾層板及其制備方法
本專利技術屬于超輕多孔金屬材料
，具體涉及一種管狀復合結構芯體夾層板及其制備方法，特別是一種具抗爆功能的三維點陣芯體夾層結構材料。
技術介紹
點陣材料因其微結構的特殊性，使其具有優異的力學性能。經過近20年的研究，點陣材料已經在航天、航空、航海及陸上交通運輸工具的設計中獲得廣泛應用。在實際應用中，抗爆性能是衡量點陣芯體夾層結構動態力學性能的重要指標之一。經國內外研究者的系統研究發現，蜂窩芯體點陣夾層結構的抗爆性能優于諸如波紋、金字塔等芯體結構。在吸收爆炸沖擊波的過程中，夾層結構通過面板的彎曲、拉伸和破壞，以及芯體結構的壓縮和剪切變形來吸收能量。由于爆炸載荷下會發生剪切變形，傳統蜂窩芯體與面板連接處的破壞往往成為制約該結構整體力學性能發揮的主要制約因素。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種便于裝配連接的具有優異抗爆性能的三維點陣夾層結構。采用梯形直管既可以增大與面板接觸面積、提高連接強度，又可以提高夾層結構面內剪切強度。與此同時，采用將平行四邊形斜管插入梯形直管空隙中，即可增強芯體結構穩定性，又可提高夾層結構面外壓縮強度。本專利技術采用以下技術方案：一種管狀復合結構芯體夾層板，從上到下設置有上面板、第二層直管組件、斜管、第一層直管組件和下面板，所述第二層直管組件和第一層直管組件分別由若干直管鋪設而成，所述第二層直管組件的直管沿水平方向設置，所述第一層直管組件的直管沿與所述第二層直管組件的直管正交的水平方向設置，所述斜管設置在所述第二層直管組件和第一層直管組件之間，形成所述管狀復合結構芯體。進一步的，所述直管的橫截面為等腰梯形，若干所述直管等間距設置。進一步的，所述斜管的橫截面為平行四邊形，四個所述斜管組成相互支撐的金字塔空心管點陣結構。進一步的，所述管狀復合結構芯體夾層板由碳鋼、不銹鋼、純鋁、鋁合金或鈦合金中的任一種材料制備而成。一種管狀復合結構芯體夾層板制備方法，包括以下步驟：S1、首先將平整過的板材切割成上面板和下面板；S2、再分別將梯形管材切割成梯形直管，將平行四邊形管材切割成平行四邊形斜管；S3、然后將步驟S1和S2所述上面板、下面板、直管及斜管放入烘干機內烘干備用；S4、將多個所述直管按設定間距并排組裝形成第一層直管組件，且相鄰兩直管之間呈相互倒立排列方式；S5、在步驟S4所述第一層直管組件上表面按設定間距正交鋪設多個所述直管構成第二層直管組件，且相鄰兩直管之間呈倒立排列方式；S6、將步驟S3制備的所述斜管插入步驟S5所述第一層直管組件和第二層直管組件的間隙中，形成緊密排布的管狀復合結構芯體；S7、將步驟S6制備的所述管狀復合結構芯體與步驟S3制備的所述上面板和下面板連接制成管狀復合芯體夾層板。進一步的，步驟S1中，所述上面板1和下面板4的厚度不等。進一步的，步驟S3中，將所述上面板、下面板、直管及斜管放入超聲波清洗機中，保持水溫40～60℃，清洗0.5～1h去除表面附著物后再進行烘干處理。進一步的，步驟S7中，在所述直管和直管的接觸面、直管和斜管的接觸面以及直管、斜管與上下面板的接觸面均勻涂抹焊劑，采用真空釬焊、感應釬焊或鹽浴釬焊將所述上面板、管狀復合結構芯體和下面板連接成一體。與現有技術相比，本專利技術至少具有以下有益效果：本專利技術提供一種管狀復合結構芯體夾層板，通過在上面板和下面板之間使用相互正交的第一層直管組件和第二層直管組件來增強芯體與面板的連接強度，進而提高夾層結構的面內剪切強度20％以上和面外壓縮強度20％以上，最終提高夾層結構的綜合抗爆性能。進一步的，正交梯形直管在夾層結構受面外爆炸載荷作用時，提供穩定的面內剪切抗力，可以有效地提高整體結構抗爆抗沖擊性能。進一步的，芯體中四個斜管組成相互支撐的金字塔空心管點陣結構，具有優異的面外壓縮性能。進一步的，該結構選用碳鋼、不銹鋼、純鋁、鋁合金或鈦合金等金屬作為母材，大大降低了結構的制備難度，同時提高了結構的耐腐蝕性和穩定性。本專利技術還公開一種管狀復合結構芯體夾層板制備方法，用正交梯形直管組成兩層直管組件，并在兩層直管組件之間的空隙中鑲插平行四邊形斜管裝配組成抗爆吸能結構芯體，操作方法簡單，結構和制備工藝可靠，適合于車輛受強動載荷下的防雷抗爆需求。進一步的，上下面板的厚度不等，可以進一步芯體夾層結構的力學特性。進一步的，本專利技術采用真空釬焊技術進行上下面板和芯體的焊接，該方法操作簡便、技術成熟，面板與芯體連接強度高。下面通過附圖和實施例，對本專利技術的技術方案做進一步的詳細描述?！靖綀D說明】圖1為本專利技術正交梯形管組裝示意圖；圖2為本專利技術梯形管芯體組裝示意圖；圖3為本專利技術梯形管芯體夾層結構示意圖；圖4為本專利技術梯形管芯體夾層板總裝圖。其中：1.上面板；2.第二層直管組件；3.斜管；4.第一層直管組件；5.下面板?！揪唧w實施方式】在本專利技術的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本專利技術中的具體含義。請參閱圖1至圖4所示，本專利技術公開了一種管狀復合結構芯體夾層板，從上到下包括上面板1、第二層直管組件2、斜管3、第一層直管組件4和下面板5，所述第二層直管組件2和第一層直管組件4分別由若干直管鋪設而成，所述第二層直管組件2的直管沿水平方向設置，所述第一層直管組件4的直管沿與所述第二層直管組件2的直管正交的水平方向設置，所述斜管3設置在所述第二層直管組件2和第一層直管組件4之間，形成所述管狀復合結構芯體。其中，直管的橫截面為等腰梯形，若干所述直管等間距設置。斜管3的橫截面為平行四邊形，四個所述斜管3組成相互支撐的金字塔空心管點陣結構。管狀復合結構芯體夾層板由碳鋼、不銹鋼、純鋁、鋁合金或鈦合金中的任一種材料制備而成。本專利技術還公開了一種管狀復合結構芯體夾層板制備方法，包括以下步驟：S1、首先將平整過的板材切割成上面板和下面板；所述上面板1和下面板4的厚度不等。S2、再將管材切割成梯形直管及平行四邊形斜管；S3、然后將步驟S1和S2所述上面板、下面板、直管及斜管放入烘干機內烘干備用；將所述上面板、下面板、直管及斜管放入超聲波清洗機中，保持水溫40～60℃，清洗0.5～1h去除表面附著物后再進行烘干處理。S4、將多個所述直管按設定間距并排組裝形成第一層直管組件，且相鄰兩直管之間呈相互倒立排列方式；S5、在步驟S4所述第一層直管組件上表面按設定間距正交鋪設多個所述直管構成第二層直管組件，且相鄰兩直管之間呈倒立排列方式；S6、將步驟S3制備的所述斜管插入步驟S5所述第一層直管組件和第二層直管組件的間隙中，形成緊密排布的管狀復合結構芯體；S7、將步驟S6制備的所述管狀復合結構芯體與步驟S3制備的所述上面板和下面板連接制成管狀復合芯體夾層板。實施例一：1、首先將平整過的TC4鈦合金板材采用線切割機切割成上面板1和下面板5；2、將上面板1、下面板5、TC4鈦合金梯形直管及TC4鈦合金平行四邊形斜管3表面用不同型號的砂紙打磨本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種管狀復合結構芯體夾層板，其特征在于：從上到下設置有上面板(1)、第二層直管組件(2)、斜管(3)、第一層直管組件(4)和下面板(5)，所述第二層直管組件(2)和第一層直管組件(4)分別由若干直管鋪設而成，所述第二層直管組件(2)的直管沿水平方向設置，所述第一層直管組件(4)的直管沿與所述第二層直管組件(2)的直管正交的水平方向設置，所述斜管(3)設置在所述第二層直管組件(2)和第一層直管組件(4)之間，形成所述管狀復合結構芯體。

【技術特征摘要】
1.一種管狀復合結構芯體夾層板，其特征在于：從上到下設置有上面板(1)、第二層直管組件(2)、斜管(3)、第一層直管組件(4)和下面板(5)，所述第二層直管組件(2)和第一層直管組件(4)分別由若干直管鋪設而成，所述第二層直管組件(2)的直管沿水平方向設置，所述第一層直管組件(4)的直管沿與所述第二層直管組件(2)的直管正交的水平方向設置，所述斜管(3)設置在所述第二層直管組件(2)和第一層直管組件(4)之間，形成所述管狀復合結構芯體。2.根據權利要求1所述的一種管狀復合結構芯體夾層板，其特征在于：所述直管的橫截面為等腰梯形，若干所述直管等間距設置。3.根據權利要求1所述的一種管狀復合結構芯體夾層板，其特征在于，所述斜管(3)的橫截面為平行四邊形，四個所述斜管(3)組成相互支撐的金字塔空心管點陣結構。4.根據權利要求1所述的一種管狀復合結構芯體夾層板，其特征在于：所述管狀復合結構芯體夾層板由碳鋼、不銹鋼、純鋁、鋁合金或鈦合金中的任一種材料制備而成。5.一種管狀復合結構芯體夾層板制備方法，其特征在于，包括以下步驟：S1、首先將平整過的板材切割成上面板和下面板；S2、再分別將梯形管材切割成梯形直管，將平行四邊形管材切割成平行四邊形斜管；S3、然后將步驟S1和S...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張錢城，趙振宇，李朗，蘇鵬博，韓賓，盧天健，金峰，
申請(專利權)人：西安交通大學，
類型：發明
國別省市：陜西,61