一种增强型复合材料泡沫夹芯筒制造技术

本实用新型专利技术公开了一种增强型复合材料泡沫夹芯筒，包括复合材料外蒙皮、复合材料内蒙皮，以及设置在两者之间的圆筒形芯层，芯层的内、外两侧表面上均匀地刻有若干凹槽，且凹槽中安装有复合材料筋条，凹槽与复合材料筋条沿芯层的轴向方向设置；本实用新型专利技术克服了复合材料泡沫夹芯筒面芯脱粘与面板局部屈曲的问题，提供一种在不显著提升结构自重的前提下，大幅度提升复合材料夹芯筒的承载效率的增强型复合材料泡沫夹芯筒。

An enhanced composite foam sandwich tube

The utility model discloses a reinforced composite foam sandwich composite tube, including the outer skin, Inner Mongolia composite skin, and arranged between the cylindrical core layer, the core layer of the inner and outer surfaces of both sides evenly with a plurality of grooves, a composite rib and mounting groove, groove with the composite rib along the axial direction of the core layer; the utility model overcomes the problem of composite foam sandwich cylinder face core debond and local buckling of the panel, provides a while not significantly enhance the self weight of the structure, enhanced composite foam sandwich cylinder greatly enhance the load-carrying efficiency of composite sandwich cylinder.

【技术实现步骤摘要】
一种增强型复合材料泡沫夹芯筒
本技术属于纤维增强树脂基复合材料
，涉及一种纤维增强树脂基复合材料夹芯结构中以泡沫为夹芯层的筒/柱状结构件，特别是一种增强型复合材料泡沫夹芯筒。
技术介绍
工程领域内应急支撑构件一般采用金属材料制作，其自重大、人工搬运与作业不方便。纤维增强树脂基复合材料具有质量轻、强度大、耐腐蚀等特征，由其作为蒙皮，然后在两蒙皮中间用密度低、厚度大的芯层隔开所构成的复合材料夹芯结构具有抗弯刚度大的独特优势，且兼有吸能、隔热等功能性特点，使其在诸多领域得到了广泛的应用。与诸多复合材料夹芯结构相比，泡沫夹芯结构具有制备工艺简单、成本低廉等优势，适合在土木工程领域内推广使用。复合材料泡沫夹芯筒可以制备支撑柱而在土木工程应急救援领域使用。在轴向荷载作用下，由于泡沫材料的刚度较低，对复合材料蒙皮的支撑能力较弱，复合材料蒙皮容易发生局部屈曲，而且泡沫夹芯结构的面芯结合强度一般较弱，容易出现面芯脱粘。这两种缺陷导致复合材料泡沫夹芯筒承载效率较低，无法满足大承载要求。且目前复合材料泡沫夹芯筒的制备工艺以手糊工艺为主，只能制作小尺寸构件，且性能不稳定，操作复杂。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种增强型复合材料泡沫夹芯筒及其制备方法，本技术克服了复合材料泡沫夹芯筒面芯脱粘与面板局部屈曲的问题，提供一种在不显著提升结构自重的前提下，大幅度提升复合材料夹芯筒的承载效率的增强型复合材料泡沫夹芯筒，同时提供一种操作简单、成本低廉、性能稳定的增强型复合材料泡沫夹芯筒的制备方法。为了解决以上技术问题，本技术提供一种增强型复合材料泡沫夹芯筒，包括复合材料外蒙皮、复合材料内蒙皮，以及设置在两者之间的圆筒形芯层，芯层的内、外两侧表面上均匀分布有若干凹槽，且凹槽中安装有复合材料筋条，凹槽与复合材料筋条沿芯层的轴向方向设置。本技术进一步限定的技术方案是：前述芯层为泡沫材料制成，且芯层由至少三块泡沫圆弧片环向拼接而成。前述复合材料外蒙皮和复合材料内蒙皮均由纤维增强树脂基复合材料构成，纤维增强树脂基复合材料包括第一增强材料和树脂。第一增强材料包括玻璃纤维双轴布、玻璃纤维多轴布、碳纤维双轴布、碳纤维多轴布、玄武岩纤维布和芳纶纤维布中的一种或多种。前述复合材料筋条为单向纤维增强树脂基复合材料构成，单向纤维增强树脂基复合材料包括第二增强材料和树脂。第二增强材料包括单向玻璃纤维布、玻璃纤维丝、单向碳纤维布、碳纤维丝、单向玄武岩纤维布、玄武岩纤维丝、单向芳纶纤维布和芳纶纤维丝中的一种或多种。前述树脂包括环氧树脂、乙烯基树脂、酚醛树脂和聚氨酯树脂中的一种或多种。前述泡沫圆弧片为PVC泡沫、PMI泡沫、PU泡沫或PEI泡沫。前述复合材料外蒙皮和合材料内蒙皮的厚度相同，复合材料筋条的圆周宽度略小于凹槽的宽度、其径向宽度与凹槽的深度相同。增强型复合材料泡沫夹芯筒的内半径为100-500mm；增强型复合材料泡沫夹芯筒的高度为1000-4000mm；复合材料内蒙皮与复合材料外蒙皮的厚度相同，厚度为10-20mm；泡沫圆弧片的厚度为10-60mm；凹槽的宽度为4-20mm，深度为2-10mm；复合材料筋条的圆周宽度比凹槽小1mm，径向宽度与凹槽深度相同。本申请中复合材料内蒙皮、复合材料外蒙皮、泡沫圆弧片、筋条的尺寸和材料均可按照实际要求进行选定与设计。进一步的，本技术还提供了一种增强型复合材料泡沫夹芯筒的制备方法，包括如下具体步骤：㈠准备泡沫圆弧片：预先在泡沫圆弧片内、外侧表面上进行刻槽处理，用于放置复合材料筋条；㈡加筋：直接在泡沫圆弧片内、外侧表面的凹槽内布置单向纤维布，或者在泡沫圆弧片内、外侧表面的凹槽内布置已固化的纤维增强树脂基复合材料筋条；㈢准备预成型体：首先在增强型复合材料泡沫夹芯筒模具上涂抹脱模剂，然后在模具上依次包裹内蒙皮的增强材料、加筋后的圆筒形芯层、外蒙皮的增强材料，得到预成型体；㈣组装VARI成型系统：在步骤㈢得到的预成型体上，依次缠绕脱模布、导流网，并布置树脂导流管、抽气管，然后将上述预成型体、脱模布及导流网用真空袋封装，并布置树脂导流管、抽气管包裹覆盖，形成密封环境；㈤注胶与共固化：抽真空，检查气密性完好后灌注调配好的树脂，固化成型。㈥后处理：采用顶推法将模具从固化后的成型体中取出来，脱除成型体上的真空袋、导流管、导流网、及脱模布，即可得到增强型复合材料泡沫夹芯筒。本技术的有益效果是：本技术在复合材料内、外蒙皮与泡沫圆弧片表面之间引入了复合材料筋条，该复合材料筋条与复合材料内、外蒙皮、PVC泡沫经树脂粘结固化，形成有机整体，该复合材料筋条可作为复合材料内、外蒙皮的加强筋，能够有效的防止复合材料内、外蒙皮发生局部屈曲，更有效的将复合材料蒙皮的强度发挥出来。并且，在泡沫圆弧片表面刻制了凹槽，且凹槽的圆周宽度比复合材料筋条的宽度大1mm，凹槽内空余的缝隙可作为VARTM成型中树脂流动的通道，使树脂更加均匀的浸润增强材料，保证面、芯之间结合完好，进而提高了面、芯结合的强度；同时，凹槽内的复合材料筋条嵌入泡沫圆弧片内，与其形成机械咬合作用，使蒙皮与泡沫圆弧片连接更加紧密；因此引入复合材料筋条后，可赋予增强型复合材料泡沫夹芯筒很高的面、芯结合强度。此外，复合材料筋条其自身具备高强度比、高刚度比的特点，布置方向与受力方向一致，因此复合材料筋条自身能够有效的分担外荷载，起到提升增强型泡沫夹芯筒的整体承载能力效果。本技术提供的制备方法中采用真空辅助树脂灌注技术使复合材料蒙皮与复合材料筋条浸润树脂均匀，同时成型件的固化压力均匀，保证了各组分紧密贴合，因此制成的增强型复合材料泡沫夹芯筒的面、芯结合效果好，无明显缺陷，且该制备方法成本低廉、操作简便。本技术设计的增强型复合材料泡沫夹芯筒在复合材料蒙皮与芯层之间引入了复合材料筋条，能够有效的克服复合材料面板局部屈曲与面芯脱粘的问题，能够更好的发挥出复合材料高强度的优势，达到提升承载效率的效果，从而满足大承载的要求，扩大了其使用范围。同时本技术中的制备方法操作简便、成本低廉，制备的成品性能稳定。附图说明图1为本技术的结构示意图；其中，1-复合材料外蒙皮，2-复合材料内蒙皮，3-复合材料筋条，4-芯层，5-凹槽。具体实施方式实施例1本实施例提供一种增强型复合材料泡沫夹芯筒，结构如图1所示，包括复合材料外蒙皮1、复合材料内蒙皮2，以及设置在两者之间的圆筒形芯层4，芯层4的内、外两侧表面上均匀分布有若干凹槽5，且凹槽5中安装有复合材料筋条3，凹槽5与复合材料筋条3沿芯层4的轴向方向设置。前述芯层4为泡沫材料制成，且芯层4由四个圆心角为90°的泡沫圆弧片环向拼接而成。前述复合材料外蒙皮1和复合材料内蒙皮2均由纤维增强树脂基复合材料构成，纤维增强树脂基复合材料包括第一增强材料和树脂。第一增强材料包括玻璃纤维双轴布、玻璃纤维多轴布、碳纤维双轴布、碳纤维多轴布、玄武岩纤维布和芳纶纤维布中的一种或多种。前述复合材料筋条3为单向纤维增强树脂基复合材料构成，单向纤维增强树脂基复合材料包括第二增强材料和树脂。第二增强材料包括单向玻璃纤维布、玻璃纤维丝、单向碳纤维布、碳纤维丝、单向玄武岩纤维布、玄武岩纤维丝、单向芳纶纤维布和芳纶纤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种增强型复合材料泡沫夹芯筒，其特征在于，包括复合材料外蒙皮(1)、复合材料内蒙皮(2)，以及设置在两者之间的圆筒形芯层(4)，所述芯层(4)的内、外两侧表面上均匀分布有若干凹槽(5)，且凹槽(5)中安装有复合材料筋条(3)，所述凹槽(5)与复合材料筋条(3)沿芯层的轴向方向设置。

【技术特征摘要】
1.一种增强型复合材料泡沫夹芯筒，其特征在于，包括复合材料外蒙皮(1)、复合材料内蒙皮(2)，以及设置在两者之间的圆筒形芯层(4)，所述芯层(4)的内、外两侧表面上均匀分布有若干凹槽(5)，且凹槽(5)中安装有复合材料筋条(3)，所述凹槽(5)与复合材料筋条(3)沿芯层的轴向方向设置。2.根据权利要求1所述的增强型复合材料泡沫夹芯筒，其特征在于，所述芯层(4)为泡沫材料制成，且圆筒形芯层(4)由至少三块泡沫圆弧片环向拼接而成。3.根据权利要求1所述的增强型复合材料泡沫夹芯筒，其特征在于，所述复合材料外蒙...

【专利技术属性】
技术研发人员：李峰，陶杰，邵飞，张冬冬，潘大荣，朱锐杰，
申请(专利权)人：中国人民解放军理工大学，
类型：新型
国别省市：江苏,32