一种管状复合结构芯体夹层板及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种管状复合结构芯体夹层板及其制备方法，从上到下包括上面板、第二层直管组件、斜管、第一层直管组件和下面板，第二层直管组件和第一层直管组件分别由若干直管铺设而成，第二层直管组件的直管沿竖直方向设置，第一层直管组件的直管沿水平方向设置，斜管设置在第二层直管组件和第一层直管组件之间，形成管状复合结构芯体。本发明专利技术用正交梯形直管和镶插在正交梯形直管空隙中的平行四边形斜管装配组成抗爆吸能结构芯体，该芯体中四个斜管组成相互支撑的金字塔空心管点阵结构，具有优异的面外压缩性能；另外芯体中的正交梯形直管在夹层结构受面外爆炸载荷作用时，提供稳定的面内剪切抗力，可以有效提高整体结构抗爆抗冲击性能。

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.

【技术实现步骤摘要】
一种管状复合结构芯体夹层板及其制备方法
本专利技术属于超轻多孔金属材料
，具体涉及一种管状复合结构芯体夹层板及其制备方法，特别是一种具抗爆功能的三维点阵芯体夹层结构材料。
技术介绍
点阵材料因其微结构的特殊性，使其具有优异的力学性能。经过近20年的研究，点阵材料已经在航天、航空、航海及陆上交通运输工具的设计中获得广泛应用。在实际应用中，抗爆性能是衡量点阵芯体夹层结构动态力学性能的重要指标之一。经国内外研究者的系统研究发现，蜂窝芯体点阵夹层结构的抗爆性能优于诸如波纹、金字塔等芯体结构。在吸收爆炸冲击波的过程中，夹层结构通过面板的弯曲、拉伸和破坏，以及芯体结构的压缩和剪切变形来吸收能量。由于爆炸载荷下会发生剪切变形，传统蜂窝芯体与面板连接处的破坏往往成为制约该结构整体力学性能发挥的主要制约因素。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种便于装配连接的具有优异抗爆性能的三维点阵夹层结构。采用梯形直管既可以增大与面板接触面积、提高连接强度，又可以提高夹层结构面内剪切强度。与此同时，采用将平行四边形斜管插入梯形直管空隙中，即可增强芯体结构稳定性，又可提高夹层结构面外压缩强度。本专利技术采用以下技术方案：一种管状复合结构芯体夹层板，从上到下设置有上面板、第二层直管组件、斜管、第一层直管组件和下面板，所述第二层直管组件和第一层直管组件分别由若干直管铺设而成，所述第二层直管组件的直管沿水平方向设置，所述第一层直管组件的直管沿与所述第二层直管组件的直管正交的水平方向设置，所述斜管设置在所述第二层直管组件和第一层直管组件之间，形成所述管状复合结构芯体。进一步的，所述直管的横截面为等腰梯形，若干所述直管等间距设置。进一步的，所述斜管的横截面为平行四边形，四个所述斜管组成相互支撑的金字塔空心管点阵结构。进一步的，所述管状复合结构芯体夹层板由碳钢、不锈钢、纯铝、铝合金或钛合金中的任一种材料制备而成。一种管状复合结构芯体夹层板制备方法，包括以下步骤：S1、首先将平整过的板材切割成上面板和下面板；S2、再分别将梯形管材切割成梯形直管，将平行四边形管材切割成平行四边形斜管；S3、然后将步骤S1和S2所述上面板、下面板、直管及斜管放入烘干机内烘干备用；S4、将多个所述直管按设定间距并排组装形成第一层直管组件，且相邻两直管之间呈相互倒立排列方式；S5、在步骤S4所述第一层直管组件上表面按设定间距正交铺设多个所述直管构成第二层直管组件，且相邻两直管之间呈倒立排列方式；S6、将步骤S3制备的所述斜管插入步骤S5所述第一层直管组件和第二层直管组件的间隙中，形成紧密排布的管状复合结构芯体；S7、将步骤S6制备的所述管状复合结构芯体与步骤S3制备的所述上面板和下面板连接制成管状复合芯体夹层板。进一步的，步骤S1中，所述上面板1和下面板4的厚度不等。进一步的，步骤S3中，将所述上面板、下面板、直管及斜管放入超声波清洗机中，保持水温40～60℃，清洗0.5～1h去除表面附着物后再进行烘干处理。进一步的，步骤S7中，在所述直管和直管的接触面、直管和斜管的接触面以及直管、斜管与上下面板的接触面均匀涂抹焊剂，采用真空钎焊、感应钎焊或盐浴钎焊将所述上面板、管状复合结构芯体和下面板连接成一体。与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：本专利技术提供一种管状复合结构芯体夹层板，通过在上面板和下面板之间使用相互正交的第一层直管组件和第二层直管组件来增强芯体与面板的连接强度，进而提高夹层结构的面内剪切强度20％以上和面外压缩强度20％以上，最终提高夹层结构的综合抗爆性能。进一步的，正交梯形直管在夹层结构受面外爆炸载荷作用时，提供稳定的面内剪切抗力，可以有效地提高整体结构抗爆抗冲击性能。进一步的，芯体中四个斜管组成相互支撑的金字塔空心管点阵结构，具有优异的面外压缩性能。进一步的，该结构选用碳钢、不锈钢、纯铝、铝合金或钛合金等金属作为母材，大大降低了结构的制备难度，同时提高了结构的耐腐蚀性和稳定性。本专利技术还公开一种管状复合结构芯体夹层板制备方法，用正交梯形直管组成两层直管组件，并在两层直管组件之间的空隙中镶插平行四边形斜管装配组成抗爆吸能结构芯体，操作方法简单，结构和制备工艺可靠，适合于车辆受强动载荷下的防雷抗爆需求。进一步的，上下面板的厚度不等，可以进一步芯体夹层结构的力学特性。进一步的，本专利技术采用真空钎焊技术进行上下面板和芯体的焊接，该方法操作简便、技术成熟，面板与芯体连接强度高。下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。【附图说明】图1为本专利技术正交梯形管组装示意图；图2为本专利技术梯形管芯体组装示意图；图3为本专利技术梯形管芯体夹层结构示意图；图4为本专利技术梯形管芯体夹层板总装图。其中：1.上面板；2.第二层直管组件；3.斜管；4.第一层直管组件；5.下面板。【具体实施方式】在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。请参阅图1至图4所示，本专利技术公开了一种管状复合结构芯体夹层板，从上到下包括上面板1、第二层直管组件2、斜管3、第一层直管组件4和下面板5，所述第二层直管组件2和第一层直管组件4分别由若干直管铺设而成，所述第二层直管组件2的直管沿水平方向设置，所述第一层直管组件4的直管沿与所述第二层直管组件2的直管正交的水平方向设置，所述斜管3设置在所述第二层直管组件2和第一层直管组件4之间，形成所述管状复合结构芯体。其中，直管的横截面为等腰梯形，若干所述直管等间距设置。斜管3的横截面为平行四边形，四个所述斜管3组成相互支撑的金字塔空心管点阵结构。管状复合结构芯体夹层板由碳钢、不锈钢、纯铝、铝合金或钛合金中的任一种材料制备而成。本专利技术还公开了一种管状复合结构芯体夹层板制备方法，包括以下步骤：S1、首先将平整过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、再将管材切割成梯形直管及平行四边形斜管；S3、然后将步骤S1和S2所述上面板、下面板、直管及斜管放入烘干机内烘干备用；将所述上面板、下面板、直管及斜管放入超声波清洗机中，保持水温40～60℃，清洗0.5～1h去除表面附着物后再进行烘干处理。S4、将多个所述直管按设定间距并排组装形成第一层直管组件，且相邻两直管之间呈相互倒立排列方式；S5、在步骤S4所述第一层直管组件上表面按设定间距正交铺设多个所述直管构成第二层直管组件，且相邻两直管之间呈倒立排列方式；S6、将步骤S3制备的所述斜管插入步骤S5所述第一层直管组件和第二层直管组件的间隙中，形成紧密排布的管状复合结构芯体；S7、将步骤S6制备的所述管状复合结构芯体与步骤S3制备的所述上面板和下面板连接制成管状复合芯体夹层板。实施例一：1、首先将平整过的TC4钛合金板材采用线切割机切割成上面板1和下面板5；2、将上面板1、下面板5、TC4钛合金梯形直管及TC4钛合金平行四边形斜管3表面用不同型号的砂纸打磨本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种管状复合结构芯体夹层板，其特征在于：从上到下设置有上面板(1)、第二层直管组件(2)、斜管(3)、第一层直管组件(4)和下面板(5)，所述第二层直管组件(2)和第一层直管组件(4)分别由若干直管铺设而成，所述第二层直管组件(2)的直管沿水平方向设置，所述第一层直管组件(4)的直管沿与所述第二层直管组件(2)的直管正交的水平方向设置，所述斜管(3)设置在所述第二层直管组件(2)和第一层直管组件(4)之间，形成所述管状复合结构芯体。

【技术特征摘要】
1.一种管状复合结构芯体夹层板，其特征在于：从上到下设置有上面板(1)、第二层直管组件(2)、斜管(3)、第一层直管组件(4)和下面板(5)，所述第二层直管组件(2)和第一层直管组件(4)分别由若干直管铺设而成，所述第二层直管组件(2)的直管沿水平方向设置，所述第一层直管组件(4)的直管沿与所述第二层直管组件(2)的直管正交的水平方向设置，所述斜管(3)设置在所述第二层直管组件(2)和第一层直管组件(4)之间，形成所述管状复合结构芯体。2.根据权利要求1所述的一种管状复合结构芯体夹层板，其特征在于：所述直管的横截面为等腰梯形，若干所述直管等间距设置。3.根据权利要求1所述的一种管状复合结构芯体夹层板，其特征在于，所述斜管(3)的横截面为平行四边形，四个所述斜管(3)组成相互支撑的金字塔空心管点阵结构。4.根据权利要求1所述的一种管状复合结构芯体夹层板，其特征在于：所述管状复合结构芯体夹层板由碳钢、不锈钢、纯铝、铝合金或钛合金中的任一种材料制备而成。5.一种管状复合结构芯体夹层板制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、首先将平整过的板材切割成上面板和下面板；S2、再分别将梯形管材切割成梯形直管，将平行四边形管材切割成平行四边形斜管；S3、然后将步骤S1和S...

【专利技术属性】
技术研发人员：张钱城，赵振宇，李朗，苏鹏博，韩宾，卢天健，金峰，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61