一種泡沫填充纖維增強聚合物管制造技術

本實用新型專利技術公開了一種泡沫填充纖維增強聚合物管，屬于新材料結構領域。所述泡沫填充纖維增強聚合物管是由聚合物管、泡沫填充物、連接筒、螺栓桿、螺母、承壓板以及楔片式箍套組成。泡沫填充物對聚合物管壁起支撐作用，抑制聚合物管受壓局部失穩。聚合物管端的楔片式箍套可以抑制聚合物管受壓時端部分層破壞。本實用新型專利技術具有結構簡單、輕質、承載力高、耐腐蝕等優點，可用于建筑、橋梁、航空航天工程等領域的桿系結構。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種泡沫填充纖維增強聚合物管，屬于新材料結構領域，可應用于建筑、航空航天、橋梁工程等領域的桿系結構中。
技術介紹
以軸向受力為主的桿系結構廣泛應用在建筑工程、航空航天、機械工程等領域的大跨度結構中，如桁架、網架及網殼等。通常這類結構由鋼管制成，具有結構堅固、焊接性好、剛度大等優點，但也有自重大、易腐蝕等缺點。而纖維增強樹脂基(Fibre-ReinforcedPolymer,FRP)聚合物管，尤其是碳纖維(Carbon Fibre-ReinforcedPolymer, CFRP)聚合物管具有強度高、自重小、耐腐蝕等優點，可用于超大跨度或對重量有嚴格要求的桿系結構。 但是，當碳纖維聚合物管承受軸向拉伸與壓縮載荷時，由于聚合物管在厚度和垂直于纖維方向易被破壞，碳纖維受力只有理論承載能力的1/3，過早出現了管端部分層破壞或管壁局部失穩破壞，使得碳纖維的高強度性能沒有得到充分利用。因此，本專利技術旨在提供一種設計構造簡單、自重小、能夠解決聚合物管承受拉伸或壓縮載荷時過早出現端部分層破壞和局部失穩問題、提高聚合物管的承載能力的桿系結構。
技術實現思路
有鑒于現有技術的上述缺陷，本技術所要解決的技術問題是提供一種設計構造簡單的桿系結構，當該結構受拉伸或壓縮載荷時，能夠解決傳統聚合物管過早出現端部分層破壞以及局部失穩問題，提高聚合物管的承載能力。為實現上述目的，本技術提供了一種泡沫填充纖維增強聚合物管，包括聚合物管；泡沫填充物，所述泡沫填充物置于所述聚合物管內；連接筒，所述連接筒分別固定在所述聚合物管兩端部內；螺栓桿，所述螺栓桿分別與所述連接筒內部螺紋連接；螺母，所述螺母分別與所述螺栓桿內螺紋連接；承壓板，通過所述螺母與所述螺栓桿的內螺紋連接，將所述承壓板分別緊固于所述聚合物管的兩端頭；至少兩個楔片式箍套，所述楔片式箍套由變內徑圓筒與四片或更多楔片組成，通過將所述楔片楔入所述變內徑圓筒與所述聚合物管之間的間隙中，將所述變內徑圓筒緊固于所述聚合物管端部外側。較佳地，所述聚合物管沿管壁厚度方向有多個鋪層，其中至少一個鋪層的纖維沿軸向布置，最內側鋪層的纖維方向與周向夾角大于O度。較佳地，所述泡沫填充物為閉孔泡沫管芯。較佳地，所述閉孔泡沫管芯的直徑與所述聚合物管內徑相同。較佳地，所述連接筒與所述聚合物管內壁通過膠接接頭連接。較佳地，所述連接筒端頭斜削，最小斜度為1/10。較佳地，所述連接筒與所述承壓板之間有一間隙。較佳地，所述承壓板與所述聚合物 管端面完全接觸。較佳地，所述變內徑圓筒厚度變化與所述楔片相同。本技術中泡沫填充物對聚合物管壁起支撐作用，抑制聚合物管受壓局部失穩，聚合物管端楔片式箍套可以抑制聚合物管受壓時端部分層破壞，有效提高空心聚合物管在軸力作用下的承載力，充分發揮纖維縱向強度高的性能。本技術在承受拉伸載荷時，螺栓桿將拉力傳給連接筒，連接筒傳給聚合物管。在承受壓縮載荷時，螺栓桿將壓力傳給承壓板，承壓板傳給聚合物管。由此可知，拉力和壓力傳遞路徑分開，計構造簡單，傳力路徑明確，有助于降低聚合物管受力破壞的概率，且螺栓桿容易與其它桿件或節點連接。以下將結合附圖對本技術的構思、具體結構及產生的技術效果作進一步說明，以充分地了解本技術的目的、特征和效果。附圖說明圖I是本技術的一個較佳實施例的結構圖。圖2是本技術的一個較佳實施例中的連接筒的結構圖。圖3是本技術的一個較佳實施例中的連接筒的左側視圖。圖4是本技術的一個較佳實施例中的楔片式箍套的結構圖。圖5是本技術的一個較佳實施例中的楔片式箍套的左側視圖。圖6是本技術的一個較佳實施例中的楔片的示意圖。圖7是本技術的一個較佳實施例中的變內徑圓筒的結構圖。圖8是本技術的一個較佳實施例中的變內徑圓筒的左側視圖。具體實施方式本技術是一種泡沫填充纖維增強聚合物管。圖I至圖8是該泡沫填充纖維增強聚合物管的一個實施例，其包括聚合物管I與置于聚合物管I內的閉孔泡沫管芯2，連接筒3通過膠接接頭4分別固定在聚合物管I兩端部內；螺栓桿5分別與連接筒3通過內部螺紋連接；螺母6分別與螺栓桿5通過內部螺紋連接，將承壓板7分別緊固于聚合物管I的兩端；在聚合物管I的兩端部，分別有兩對楔片式箍套8緊固于聚合物管I外部；楔片式箍套8由變內徑圓筒10與四片或更多楔片11組成，變內徑圓筒10的厚度變化與楔片11厚度變化一致。在組裝纖維增強聚合物管前，先將閉孔泡沫管芯2兩端按照連接筒3的內部空心尺寸制成錐形，然后將其插入聚合物管1，注意保證閉孔泡沫管芯2與聚合物管I內壁緊密接觸。連接筒3通過膠接接頭4固定在聚合物管I端部內，為提高膠結接頭4的強度，減小其剝離應力，連接筒3端頭斜削，最小斜度為1/10。承壓板7與連接筒3之間預留一間隙9，避免承壓板7將壓力傳遞給連接筒3，引起膠層破壞。在組裝纖維增強聚合物管時，先將楔片11逐個放入變內徑圓筒10，然后逐步敲擊楔片11緊固，保證楔片11與聚合物管I均勻接觸。緊固楔片11時注意不要用力過大，防止損傷聚合物管I。以上詳細描述了本技術的較 佳具體實施例。應當理解，本領域的普通技術無需創造性勞動就可以根據本技術的構思作出諸多修改和變化。因此，凡本
中技術人員依本技術的構思在現有技術的基礎上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術方案，皆應在由權利要求書所確定的保護范圍內。權利要求1.ー種泡沫填充纖維增強聚合物管，其特征是，包括 聚合物管； 泡沫填充物，所述泡沫填充物置于所述聚合物管內； 連接筒，所述連接筒固定在所述聚合物管端部內； 螺栓桿，所述螺栓桿與所述連接筒內部螺紋連接； 螺母，所述螺母與所述螺栓桿內螺紋連接； 承壓板，通過所述螺母與所述螺栓桿的內螺紋連接，將所述承壓板緊固于所述聚合物管的端面上； 至少兩個楔片式箍套，所述楔片式箍套由變內徑圓筒與四片或更多楔片組成，通過將 所述楔片楔入所述變內徑圓筒與所述聚合物管之間的間隙中，將所述變內徑圓筒緊固于所述聚合物管端部外側。2.如權利要求I所述的泡沫填充纖維增強聚合物管，其中所述聚合物管沿管壁厚度方向有多個鋪層，其中至少ー個鋪層的纖維沿軸向布置，最內側鋪層的纖維方向與周向夾角大于O度。3.如權利要求I所述的泡沫填充纖維增強聚合物管，其中所述泡沫填充物為閉孔泡沫管芯。4.如權利要求3所述的泡沫填充纖維增強聚合物管，其中所述閉孔泡沫管芯的直徑與所述聚合物管內徑相同。5.如權利要求I所述的泡沫填充纖維增強聚合物管，其中所述連接筒與所述聚合物管內壁通過膠接接頭連接。6.如權利要求I所述的泡沫填充纖維增強聚合物管，其中所述連接筒端頭斜削，最小斜度為1/10。7.如權利要求I所述的泡沫填充纖維增強聚合物管，其中所述連接筒與所述承壓板之間有ー間隙。8.如權利要求I所述的泡沫填充纖維增強聚合物管，其中所述承壓板與所述聚合物管端面完全接觸。9.如權利要求I所述的泡沫填充纖維增強聚合物管，其中所述變內徑圓筒厚度變化與所述楔片相同。專利摘要本技術公開了一種泡沫填充纖維增強聚合物管，屬于新材料結構領域。所述泡沫填充纖維增強聚合物管是由聚合物管、泡沫填充物、連接筒、螺栓桿、螺母、承壓板以及楔片式箍套組成。泡沫填充物對聚合物管壁起支撐本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種泡沫填充纖維增強聚合物管，其特征是，包括：聚合物管；泡沫填充物，所述泡沫填充物置于所述聚合物管內；連接筒，所述連接筒固定在所述聚合物管端部內；螺栓桿，所述螺栓桿與所述連接筒內部螺紋連接；螺母，所述螺母與所述螺栓桿內螺紋連接；承壓板，通過所述螺母與所述螺栓桿的內螺紋連接，將所述承壓板緊固于所述聚合物管的端面上；至少兩個楔片式箍套，所述楔片式箍套由變內徑圓筒與四片或更多楔片組成，通過將所述楔片楔入所述變內徑圓筒與所述聚合物管之間的間隙中，將所述變內徑圓筒緊固于所述聚合物管端部外側。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：張大旭，陳務軍，鄒濤，
申請(專利權)人：上海交通大學，
類型：實用新型
國別省市：