一种碳纤维蜂窝管结构制造技术

技术编号:19313888 阅读:18 留言:0更新日期:2018-11-03 08:01
本发明专利技术公开了一种碳纤维蜂窝管结构,涉及防护结构领域。传统的防护结构质量大,材料和结构形式比较单一。本发明专利技术采用正交碳纤维铺层的拉挤管制备出碳纤维蜂窝管,小管与大管之间采用树脂进行连接,并形成一个整体。采用拉挤工艺得到的碳纤维管结构,有强度大、刚度高和成型快等优点,同传统防护结构相比,其质量更轻,刚度更大,比吸能更高,且可根据需求制备出需要的形式,适用范围广泛。

【技术实现步骤摘要】
一种碳纤维蜂窝管结构
本专利技术涉及防护结构领域,具体涉及一种碳纤维蜂窝管结构。
技术介绍
在防护结构领域中,面对高速碰撞的物体,其防护结构的吸能特性对其结构的有效性起着至关重要的作用。能否依靠自身结构的屈曲、损伤、断裂等各种破坏模式来减小高速碰撞时的冲击载荷,耗散冲击能量,是防护结构等领域高度关注的问题。如靶体的抗导弹侵彻过程;航天飞行器最后一级缓冲吸能装置的软着陆过程;飞机落地时起落架装置的落地过程;军用设备空投系统设备空投的落地过程;桥梁或道路两旁的护栏遇车辆碰撞的过程;这些过程均需要结构具有吸能特性,并且要在短时间吸收并耗散大量能量。薄壁管状结构是一种最常见的传统吸能结构,因为其结构简单、工作可靠、变形模式平稳,能够在碰撞时通过自身的塑性屈曲等方式耗散冲击能量,其作为组成部件或者附加结构被广泛应用于航空航天、车辆船舶、机械、土木等众多领域的碰撞耗散系统中。传统的薄壁圆管通常采用金属制备,如铝合金、钢等,这些薄壁圆管结构在轴压过程中通常以固定长度的塑性铰发生叠缩来进行能量耗散。上述材料在作为吸能结构时,比吸能及比强度都比较低,很难达到设计要求的吸能效果,且这些材料形式单一,制作步骤繁琐,得到的防护结构往往比较笨重。
技术实现思路
为了克服上述现有技术方案的不足,本专利技术的目的在于提供一种碳纤维蜂窝管结构,该结构具有轻质高强、吸能效果好的特点。本专利技术的技术方案为:一种碳纤维蜂窝管结构,包括大管和小管;所述大管由内向外顺序排列共有N层;所述每层大管平行排列构成一同心圆;所述第N层大管排列在蜂窝结构最外面,所述第一层大管内不填充小管,所述大管之间均匀填充小管。进一步的,所述第N层大管与第N-1层大管之间均匀填充7N-8个相同的小管;所述小管的外径等于第N层大管内径减去第N-1层大管外径的差。进一步的,所述大管和小管均为碳纤维材料。进一步的,所述大管和小管的高度相同。进一步的,所述大管与小管之间采用树脂进行连接。进一步的,所述大管和小管均为正交铺层。进一步的,所述第N层大管的壁厚大于其他层大管的壁厚,其他层大管的壁厚相等。本专利技术的有益效果在于:碳纤维作为新型材料具有密度小、强度大、耐热、耐腐蚀等特点,通过碳纤维制备成得到的蜂窝管,在面对高速物体碰撞时,其材料可以通过自身的损伤断裂、塑性铰叠缩来耗散能量,具有更高的比吸能、比强度且结构更加轻质,吸能效果更好;同时对于各向异性结构的碳纤维而言,其制备更加灵活,可以根据实际结构的受力情况来进行材料的纤维方向的铺置;在作为管束结构进行吸能时,因其环向的约束力作用,可以使得峰值荷载和平台荷载得到显著的提升,使得其能够承受更大的荷载,并吸收更多的能量。附图说明图1为碳纤维蜂窝管结构俯视图。图2为碳纤维蜂窝管结构大管示意图。附图标记:1、大管;2、小管。具体实施方式下面结合具体实施例及附图对本专利技术的技术方案作进一步的说明:如图1所示,一种碳纤维蜂窝管结构,包括大管1和小管2;大管1由内向外顺序排列共有N层;每层大管1平行排列构成一同心圆;第N层大管(1)排列在蜂窝结构最外面,第一层大管1内不填充小管2,大管1之间均匀填充小管2。第N层大管1与第N-1层大管1之间均匀填充7N-8个相同的小管2;小管2的外径等于第N层大管1内径减去第N-1层大管1外径的差。大管1和小管2均为碳纤维材料。大管1和小管2的高度相同。大管1与小管2之间采用树脂进行连接。大管1和小管2均为正交铺层。第N层大管1的壁厚大于其他层大管1的壁厚,其他层大管1的壁厚相等。如图2所示,碳纤维蜂窝管结构大管示意图,大管1通过拉挤工艺一次成型;大管1与大管1之间平行排列,大管1与大管1之间的距离相等且等于小管2的外径。以上内容是结合实施案例对本专利技术所做的进一步详细说明,不能认定为本专利技术的具体实施仅限于这些说明。对本专利技术所属
的普通技术人员来说,在不脱离本专利技术的构思的前提下,还可以做出简单的推演及替换,都应当视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种碳纤维蜂窝管结构,其特征在于,包括大管(1)和小管(2);所述大管(1)由内向外顺序排列共有N层;所述每层大管(1)平行排列构成一同心圆;所述第N层大管(1)排列在蜂窝结构最外面,所述第一层大管(1)内不填充小管(2),所述大管(1)之间均匀填充小管(2)。

【技术特征摘要】
1.一种碳纤维蜂窝管结构,其特征在于,包括大管(1)和小管(2);所述大管(1)由内向外顺序排列共有N层;所述每层大管(1)平行排列构成一同心圆;所述第N层大管(1)排列在蜂窝结构最外面,所述第一层大管(1)内不填充小管(2),所述大管(1)之间均匀填充小管(2)。2.根据权利要求1所述的一种碳纤维蜂窝管结构,其特征在于,所述第N层大管(1)与第N-1层大管(1)之间均匀填充7N-8个相同的小管(2);所述小管(2)的外径等于第N层大管(1)内径减去第N-1层大管(1)外径的差。3.根据权利要求2所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员:范华林李万欣
申请(专利权)人:南京航空航天大学
类型:发明
国别省市:江苏,32

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