一种含冷弯薄壁型钢的复合材料夹层结构制造技术

本发明专利技术提供了一种含冷弯薄壁型钢的复合材料夹层结构，包括复合材料上面板、复合材料下面板、芯材、冷弯薄壁型钢、连接件，芯材、冷弯薄壁型钢设于复合材料上面板与复合材料下面板之间，芯材填充于冷弯薄壁型钢的凹槽内，复合材料上面板、复合材料下面板分别通过连接件与冷弯薄壁型钢固定连接。与现有技术相比，本发明专利技术的有益效果是：提高了复合材料夹层结构受力性能，具有刚度大、承载力高、成本低、耗能低的优点。

A composite sandwich structure with cold-formed thin-walled steel

The invention provides a composite sandwich structure with cold bending thin wall steel, including composite panel, composite lower panel, core material, cold bending thin wall steel, connector, core material, cold bending thin wall steel in composite material panel and composite lower panel, and core material filled with cold bending thin wall steel concave. In the groove, the composite upper panel and the composite lower panel are respectively fixedly connected with the cold-formed thin-walled steel through the connecting piece. Compared with the existing technology, the beneficial effect of the invention is that the mechanical property of the composite sandwich structure is improved, and has the advantages of large rigidity, high bearing capacity, low cost and low energy consumption.

【技术实现步骤摘要】
一种含冷弯薄壁型钢的复合材料夹层结构
本专利技术涉及复合材料夹层结构，具体为一种含冷弯薄壁型钢的复合材料夹层结构。
技术介绍
目前，复合材料夹层结构被广泛应用于保温车厢、道路垫板、桥面板和快速拼装房屋等工程领域。但由于复合材料夹层结构通常由复合材料面板及模量较低的轻质芯材构成，如果将复合材料夹层结构作为建筑结构的梁、板、墙体等承重构件，芯材存在着模量低、剪切变形大等突出不足，致使复合材料夹层结构允许承受的设计荷载实际是由截面刚度控制，而非材料强度共同控制，这极大的限制了复合材料抗拉与抗压强度的充分发挥，也限制了复合材料夹层结构在土木工程领域的广泛应用。因此，为了推动复合材料夹层结构在建筑结构的梁、板、墙体等承重构件中的广泛应用，需要进一步提高复合材料夹层结构的刚度、强度及延性性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种含冷弯薄壁型钢的复合材料夹层结构，以解决传统复合材料夹层结构芯材剪切刚度低、变形大的问题，提高复合材料夹层结构的刚度、强度及延性性能。为实现上述专利技术目的，本专利技术采取的技术方案为：一种含冷弯薄壁型钢的复合材料夹层结构，包括复合材料上面板、复合材料下面板、芯材、冷弯薄壁型钢、连接件，芯材、冷弯薄壁型钢设于复合材料上面板与复合材料下面板之间，芯材填充于冷弯薄壁型钢的凹槽内，复合材料上面板、复合材料下面板分别通过连接件与冷弯薄壁型钢固定连接。冷弯薄壁型钢具有质量轻、模量高的特点，在复合材料上面板与复合材料下面板之间引入冷弯薄壁型钢，可以弥补传统复合材料夹层结构中芯材剪切刚度低、变形大的不足，提高复合材料夹层结构在正常使用极限状态下的承载力，同时可克服冷弯薄壁型钢的耐腐蚀性和稳定性差的不足，使复合材料和冷弯薄壁型钢两种材料的优点都得到充分发挥。进一步的，冷弯薄壁型钢为压型钢板、角钢、槽钢、方钢管、圆钢管、工字钢、C型钢、U型钢、Z型钢、带钢、镀锌带钢、镀锌卷板、镀锌C型钢、镀锌U型钢、镀锌Z型钢任一种或多种组合。冷弯薄壁型钢具有轻质、高强、可设计性强及抗震性能优越的特点，可根据实际应用场合，选用单一或组合结构形式，以满足设计需求。进一步的，冷弯薄壁型钢的凹槽内还设有隔板，隔板与薄壁型钢固定连接，芯材分别填充于隔板之间。进一步的，隔板为薄壁钢材，以增强复合材料夹层结构的刚度、强度及延性性能。进一步的，芯材为聚氨酯泡沫、聚氯乙烯泡沫、微珠泡沫铝、泡沫混凝土、Balsa木、泡桐木、杉木、橡木、胶合木任一种或多种组合。可根据实际应用场合，选用单一或组合结构形式，以满足设计需求。进一步的，复合材料上面板、复合材料下面板分别由纤维增强复合材料及树脂采用真空导入工艺固化而成；其中，纤维增强复合材料为单轴向、双轴向或多轴向的碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维或混杂纤维，树脂为不饱和聚酯、邻苯树脂、乙烯基树脂、环氧树脂、无机树脂或热塑性树脂材料。纤维增强复合材料具有比强度高、比模量大、可设计性强、抗腐蚀和耐久性能好的优点，这些特点使得纤维增强复合材料能满足现代结构向大跨、高耸、重载、轻质高强以及在恶劣条件下工作发展的需要，同时也能满足现代建筑施工工业化发展的要求。进一步的，连接件为剪力键，剪力键为不锈钢抽芯铆钉、射钉、螺栓、金属钢钉、自攻螺钉任一种或多种组合。冷弯薄壁型钢壁薄，难以施焊；通过剪力键连接，可提高冷弯薄壁型钢与复合材料上面板、复合材料下面板之间的抗剥离能力，进而改善复合材料夹层结构的整体力学性能。本专利技术的有益效果：与现有技术相比，本专利技术的优点是：1、引入冷弯薄壁型钢，增强了复合材料夹层结构芯材的抗压、抗剪、抗弯、抗冲击刚度及强度；2、通过剪力键连接，提高了芯材与复合材料上面板、复合材料下面板之间的抗剥离能力，改善了复合材料夹层结构的整体力学性能；3、减少了复合材料上面板及复合材料下面板的厚度，减少了芯材的用量，降低了复合材料夹层结构的造价及重量。附图说明图1为本专利技术结构示意图；图2为本专利技术的冷弯薄壁型钢结构示意图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步的详细说明。一种含冷弯薄壁型钢的复合材料夹层结构，如图1、图2所示，包括复合材料上面板1、复合材料下面板2、芯材3、冷弯薄壁型钢4、连接件5、隔板6。芯材3、冷弯薄壁型钢4设于复合材料上面板1与复合材料下面板2之间，冷弯薄壁型钢4的凹槽内设有隔板6，隔板6与冷弯薄壁型钢4固定连接，芯材3分别填充于隔板6之间，复合材料上面板1、复合材料下面板2分别通过连接件5与冷弯薄壁型钢4固定。为了使本专利技术既能满足现代结构向大跨、高耸、重载、轻质高强以及在恶劣条件下工作发展的需要，又能满足现代建筑施工工业化发展的要求，复合材料上面板1、复合材料下面板2分别由纤维增强复合材料及树脂采用真空导入工艺固化而成；其中，纤维增强复合材料为单轴向、双轴向或多轴向的碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维或混杂纤维，树脂为不饱和聚酯、邻苯树脂、乙烯基树脂、环氧树脂、无机树脂或热塑性树脂材料。芯材3为聚氨酯泡沫、聚氯乙烯泡沫、微珠泡沫铝、泡沫混凝土、Balsa木、泡桐木、杉木、橡木、胶合木任一种或多种组合。冷弯薄壁型钢4为压型钢板、角钢、槽钢、方钢管、圆钢管、工字钢、C型钢、U型钢、Z型钢、带钢、镀锌带钢、镀锌卷板、镀锌C型钢、镀锌U型钢、镀锌Z型钢任一种或多种组合。由于冷弯薄壁型钢4壁薄，难以施焊，冷弯薄壁型钢4与复合材料上面板1、复合材料下面板2之间易发生受剪剥离破坏，因此连接件5常采用剪力键连接，剪力键为不锈钢抽芯铆钉、射钉、螺栓、金属钢钉、自攻螺钉任一种或多种组合，通过剪力键连接，可提高冷弯薄壁型钢4与复合材料上面板1、复合材料下面板2之间的界面性能，改善复合材料夹层结构的整体力学性能。加工本专利技术时，首先铺设复合材料下面板2所需纤维布，其次放置芯材3及薄壁型钢4，随后铺设复合材料上面板1所需纤维布，采用真空导入工艺，使树脂和纤维布固化成复合材料上面板1、复合材料下面板2，最后在复合材料上面板1、复合材料下面板2与薄壁型钢4的界面处用剪力键增强。本专利技术可使传统复合材料夹层结构正常使用极限状态（挠度限值L/250）对应的荷载提高380%，极限承载力提高153.8%，可应用于大跨度、高承重结构构件及高耗能构件，如：舰船面板、集装箱底板、直升机停机坪、道路垫板、桥面板、建筑面板和桥梁防撞设施等。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含冷弯薄壁型钢的复合材料夹层结构，其特征在于：包括复合材料上面板（1）、复合材料下面板（2）、芯材（3）、冷弯薄壁型钢（4）、连接件（5），所述芯材（3）、所述冷弯薄壁型钢（4）设于所述复合材料上面板（1）与所述复合材料下面板（2）之间，所述芯材（3）填充于所述冷弯薄壁型钢（4）的凹槽内，所述复合材料上面板（1）、所述复合材料下面板（2）分别通过所述连接件（5）与所述冷弯薄壁型钢（4）固定连接。

【技术特征摘要】
1.一种含冷弯薄壁型钢的复合材料夹层结构，其特征在于：包括复合材料上面板（1）、复合材料下面板（2）、芯材（3）、冷弯薄壁型钢（4）、连接件（5），所述芯材（3）、所述冷弯薄壁型钢（4）设于所述复合材料上面板（1）与所述复合材料下面板（2）之间，所述芯材（3）填充于所述冷弯薄壁型钢（4）的凹槽内，所述复合材料上面板（1）、所述复合材料下面板（2）分别通过所述连接件（5）与所述冷弯薄壁型钢（4）固定连接。2.根据权利要求1所述的一种含冷弯薄壁型钢的复合材料夹层结构，其特征在于：所述冷弯薄壁型钢（4）为压型钢板、角钢、槽钢、方钢管、圆钢管、工字钢、C型钢、U型钢、Z型钢、带钢、镀锌带钢、镀锌卷板、镀锌C型钢、镀锌U型钢、镀锌Z型钢任一种或多种组合。3.根据权利要求2所述的一种含冷弯薄壁型钢的复合材料夹层结构，其特征在于：所述冷弯薄壁型钢（4）的凹槽内还设有隔板（6），所述隔板（6）与所述冷弯薄壁型钢（4）固定连接，所述芯材（3）分别填充于所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张富宾，路海俊，韩豫，沈圆顺，温修春，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32