一种柱状结构包含大致中空的层压板芯(34)、外复合材料蒙皮(42)和套筒状加强件(36)。例如由金属或陶瓷形成的加强件(36)围绕层压板芯(34)，并且被夹在芯与外蒙皮(42)之间，用于抵抗强加在柱状结构上的压缩载荷。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】一种柱状结构包含大致中空的层压板芯(34)、外复合材料蒙皮(42)和套筒状加强件(36)。例如由金属或陶瓷形成的加强件(36)围绕层压板芯(34)，并且被夹在芯与外蒙皮(42)之间，用于抵抗强加在柱状结构上的压缩载荷。【专利说明】
本公开大体涉及复合材料柱状结构，并且更具体涉及内在地增强以更好地抵抗轴向压缩载荷的混合复合材料管状支柱。
技术介绍
由于其良好的力重量比，由复合材料形成的柱状结构在各种各样的应用中使用。例如，复合材料管状支柱可以在航天工业中被用作在沿支柱的纵向轴线的任一方向上传递载荷的支撑或撑杆，因此使支柱处于压缩或拉伸。支柱端部上的配合件在支柱与结构的连接位置处提供附加强度。上面提到的管状支柱可以由纤维加强的树脂层压板制造。当处于拉伸时，这类层压板可以表现出比处于压缩时更大的承载能力。这是因为树脂的耐压强度通常小于其抗拉强度。因此，为了满足性能指标，必须加大支柱的尺寸，以承受指定水平的压缩载荷。然而，加大支柱的尺寸会增加成本，和/或将不期望的重量增加给交通工具或支柱连接的其他结构。因此，存在对表现出改善的承受压缩载荷能力的复合材料柱状结构的需要。还存在对制造具有几乎很少或不向结构增加重量的改善的压缩载荷承受能力的柱状结构的低成本方法的需要。
技术实现思路
所公开的实施例提供了一种复合材料柱状结构，诸如管状支柱，其表现出改善的抵抗轴向压缩载荷的能力，同时几乎很少或不向结构增加重量。通过包含围绕形成支柱的芯的套筒状层压的层板的加强件来实现改善的压缩载荷容量。加强件允许“适当尺寸的(right-sized) ”复合材料管状支柱以及类似的柱状结构被设计为满足承受压缩以及拉伸载荷的承载指标，同时最小化支柱的重量。根据一个所公开的实施例，提供了一种柱状结构，其包含大致中空的层压板芯、夕卜复合材料蒙皮和加强件。加强件围绕层压板芯，并且被夹在层压板芯与外蒙皮之间，用于抵抗强加在柱状结构上的压缩载荷。层压板芯可以是大体管状的，并且加强件可以包括大体上完全围绕层压板芯延伸的材料层。材料层可以是诸如但不限于钛的金属、预固化的纤维加强的复合材料或陶瓷中的一个，而层压板芯可以是纤维加强的树脂，诸如碳纤维加强的塑料。加强件可以包含沿平行于层压板芯的轴线的方向接合在一起的第一半部和第二半部。在一个实施例中，加强件可以包括在其内壁上的波纹，该波纹可以在层压板的固结与固化期间控制芯的下层层压的层板的起皱。根据另一实施例，支柱包含大致管状的纤维加强的树脂芯和围绕芯的套筒状加强件，其中套筒状加强件具有比树脂的耐压强度更大的耐压强度。套筒状加强件可以是波纹状金属，并且可以包括沿在管状芯的纵向方向上延伸的缝组装在一起的第一半部和第二半部。支柱还可以包含一对间隔开的端部配合件，其包括适合于将支柱连接至结构的一对连接销。销大体位于第一平面中，而缝大体位于大致垂直于第一平面的第二平面中。在一种变体中，套筒状加强件是陶瓷。在另一变体中，套筒状加强件是钛，而纤维加强的树脂芯是碳纤维加强的塑料。套筒状加强件与芯共结合，并且与外蒙皮共结合。根据另一实施例，提供了一种制造支柱的方法，其包含:制造复合材料层压板芯，制造套筒状加强件，在芯上面组装加强件，以及在套筒状加强件上面制造外蒙皮。该方法还可以包含，使套筒状加强件与芯共结合，并且与外蒙皮共结合。制造套筒状加强件可包括在金属构件的内侧表面上形成波纹。制造复合材料层压板芯包括，铺设纤维加强的树脂的层板，而在芯上面组装套筒状加强件包括，在波纹抵靠芯的铺设的层板的情况下将金属构件放在芯上。该方法还可以包含，固结并固化芯，以及在固结期间利用金属构件上的波纹来控制层板的起皱。 根据本专利技术的另一方面，提供了一种柱状结构，其包含大致中空的层压板芯、外复合材料蒙皮和加强件，其中加强件围绕层压板芯，并且被夹在芯与外蒙皮之间，用于至少抵抗强加在柱状结构上的压缩载荷。有利地，层压板芯是大体管状的，并且加强件包括大体上完全围绕层压板芯延伸的材料层。有利地，材料层是金属和陶瓷中的一个，而层压板芯是纤维加强的树脂。有利地，材料层是钛，而层压板芯是碳纤维加强的塑料。有利地，加强件可以是具有大体上沿纵向层压板芯的轴线接合的第一半部和第二半部的金属。有利地，加强件可以包括具有与芯接触的波纹并沿芯的纵向方向延伸的套筒状材料层。根据本专利技术的另一方面，提供了一种支柱，其包含大致管状的纤维加强的树脂芯和围绕芯的套筒状加强件，其中套筒状加强件具有比树脂的耐压强度更大的耐压强度。有利地，套筒状加强件可以是金属。有利地，套筒状加强件可以是波纹状的。有利地，套筒状加强件可以包括沿在芯的纵向方向上延伸的缝组装在一起的第一半部和第二半部。有利地，缝被布置在围绕芯的显著优化管状体的抗弯强度的位置处。有利地，支柱还可以包含一对间隔开的端部配合件，其包含包括大体上位于第一平面中并且适合于将支柱连接至结构的一对连接销，并且其中缝中的至少一个大体上位于大致垂直于第一平面的第二平面中。有利地，套筒状加强件是陶瓷。有利地，套筒状加强件是钛，并且具有在其上带有凸起的带状物的内侧表面，而纤维加强的树脂芯是碳纤维加强的塑料。有利地，套筒状加强件包括均具有内侧表面的第一半部和第二半部，其中内侧表面提供有与芯接触的脊。有利地，支柱还可以包含覆盖套筒状加强件的外蒙皮，并且其中套筒状加强件与芯共结合，并且与外蒙皮共结合。根据本专利技术的另一方面，提供了一种制造支柱的方法，其包含:制造复合材料层压板芯，制造套筒状加强件，在芯上面组装加强件，以及在套筒状加强件上面制造外蒙皮。有利地，该方法还可以包含，使套筒状加强件与芯共结合，并且与外蒙皮共结合。有利地，步骤制造套筒状加强件包括在构件的内侧表面上形成波纹，制造复合材料层压板芯包括铺设纤维加强的树脂的层板，而在芯上面组装套筒状加强件包括在波纹抵靠芯的铺设的层板的情况下将构件放在芯上。有利地，该方法还可以包含，固结并固化芯，以及在固结期间利用金属构件上的波纹来控制层板的起皱。有利地，在心轴上铺设层板，并且该方法还包含在执行固化与固结之后移除芯。有利地，制造套筒状加强件的步骤包括，制造第一半部和第二半部。有利地，在芯上面组装套筒状加强件的步骤，包括将半部放在芯上面，并沿芯的纵向方向上布置在半部之间的缝。有利地，该方法还可以包含，在芯的固结与固化期间利用套筒状加强件来控制芯的起皱。所述特征和功能可以在本公开的各种实施例中独立地实现，或可以在其它实施例中组合，其中参考下面的说明和附图可看出其进一步的细节。【专利附图】【附图说明】说明性实施例的被确信为新颖性特征的特性在所附权利要求中阐述。然而，当结合附图阅读时，说明性实施例以及优选的使用方式、进一步的目的及其特征将通过参考本公开的说明性实施例的下面的【具体实施方式】而被最好地理解，其中:图1是根据一个所公开的实施例的表现出改善的抵抗轴向压缩载荷的能力的混合复合材料管状支柱的立体图的图示说明。图2是沿图1中的线2-2截取的剖视图的图示说明。图3是图1所示的处于制造的中间状态的支柱的立体图的图示说明，其中正在层压板芯上安装加强件的两个半部。图4是类似于图3但示出了已经被安装的加强件的两个半部的图示说明。图5是类似于图4但示出了具有波纹的加强件的替代实施例的图示说明。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种支柱，其包含：大致管状的纤维加强的树脂芯；以及围绕所述芯的套筒状加强件，其具有比所述树脂的耐压强度更大的耐压强度。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：S·R·斯图尔特，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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