功能梯度蜂窝夹芯板及其制造方法技术

本发明专利技术属于多孔材料技术领域，尤其涉及一种功能梯度蜂窝夹芯板及其制造方法。功能梯度蜂窝夹芯板包括至少两层蜂窝夹芯层，各层蜂窝夹芯层层叠连接且均设有若干呈矩形阵列布置且连接的单元胞体，各单元胞体均具有中空孔且横截面呈矩形状；位于同一层的蜂窝夹芯层的各单元胞体的结构和材质相同，位于相邻层的蜂窝夹芯层的各单元胞体的结构和/或材质不同。本发明专利技术的功能梯度蜂窝夹芯板吸能效果可以实现预测和控制，在被动保护安全领域上拥有其它各类多孔材料所无法比拟的优势。同时各蜂窝夹芯层的单元胞体尺寸可控、组织均匀，结构形态多样化，使得整块功能梯度蜂窝夹芯板在垂直方向上的力学性能呈现稳定的功能梯度特性。

Functionally graded honeycomb sandwich panel and manufacturing method thereof

The invention belongs to the technical field of porous materials, in particular to a functional gradient honeycomb sandwich plate and a manufacturing method thereof. Functionally graded honeycomb sandwich panels consist of at least two honeycomb sandwich layers. Each layer of honeycomb sandwich panels is laminated and connected with several cell bodies arranged in rectangular arrays. Each cell body has hollow holes and its cross section is rectangular. The cell bodies in the same layer of honeycomb sandwich layer have the same structure and material. The structure and / or material of each cell body in the honeycomb sandwich layer adjacent to the layer are different. The energy absorption effect of the functional gradient honeycomb sandwich panel of the invention can realize prediction and control, and has incomparable advantages in the field of passive protection safety compared with other porous materials. At the same time, the cell size of each honeycomb sandwich layer is controllable, the structure is uniform, and the structure is diversified, which makes the mechanical properties of the whole functionally graded honeycomb sandwich panel show stable functionally gradient characteristics in the vertical direction.

【技术实现步骤摘要】
功能梯度蜂窝夹芯板及其制造方法
本专利技术属于多孔材料
，尤其涉及一种功能梯度蜂窝夹芯板及其制造方法。
技术介绍
多孔材料是一种由相互贯通或封闭的孔洞构成网络结构材料。相对连续介质材料而言，多孔材料一般具有相对密度低、比强度高、比表面积高、重量轻、隔音、隔热、渗透性好等优点。另外，多孔材料通常具有非常高的阻尼减振和冲击能量吸收的能力，因此常被用于制造缓冲或吸能器和元配件。多孔金属材料是一种典型的多孔材料。目前广泛使用在吸能器中的多孔金属材料为蜂窝式和泡沫式的结构(多为泡沫铝)，且一般会被制作成夹芯结构。在汽车工业中，采用多孔金属夹芯板结构可制造汽车盖板、卡车盖与滑动顶板等，从而减轻结构件的质量和提高结构件的刚度。多孔金属夹芯板还具有高的吸收冲击与声能的效果。在航空航天工业中，多孔金属已被研究用于航天飞机着陆架中的冲击能吸收元件在造船工业中。在铁道机车行业，多孔金属芯材大型镶板已用于现代化客轮中的许多部件的建造，多孔金属夹芯结构已在船舶机舱减振降噪中得到应用。在众多的多孔材料之中，一种较为典型的孔结构是由大量多边形孔在平面上聚集形成的二维结构，称为“蜂窝”多孔材料。这些二维结构的孔型有类似于蜂房的六边形结构，也有四边形、三角形等其它结构。如果这些“蜂窝”多孔材料的材质是金属(一般为铝)，则称之为金属蜂窝(或者叫“铝蜂窝”)，它们一般也被制作成金属蜂窝夹芯板。然而，现有的蜂窝式的吸能器或装置，其结构形态比较单一，不具备沿某一方向的功能梯度效果。即使存在有一些具备梯度式吸能效果的蜂窝吸能技术，但吸能装置结构相对较为复杂，制备难度较大。综上所述，目前的多孔材料在缓冲吸能场合中的应用存在以下问题：(1)用于冲击减振和缓冲吸能场合的多孔夹芯结构以三维结构的“泡沫铝”为主，但泡沫铝夹芯的孔形、孔径、孔隙等晶胞要素不易控制，导致组织不均匀，从而吸能效果难以预测与控制。(2)用于冲击减振和缓冲吸能场合的蜂窝材料的结构形态大多比较单一，不具备沿某一方向或的功能梯度效果；即使有一些具备梯度式吸能效果的蜂窝吸能技术，但其结构均相对较为复杂，实现难度较大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种功能梯度蜂窝夹芯板及其制造方法，旨在解决现有技术中的多孔材料吸能效果难以预测和控制，且结构形态单一、复杂的技术问题。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种功能梯度蜂窝夹芯板，其特征在于：包括至少两层蜂窝夹芯层，各层所述蜂窝夹芯层层叠连接；各层所述蜂窝夹芯层均设有若干呈矩形阵列布置且连接的单元胞体，各所述单元胞体均具有中空孔且横截面呈矩形状；位于同一层的所述蜂窝夹芯层的各所述单元胞体的结构和材质相同，位于相邻层的所述蜂窝夹芯层的各所述单元胞体的结构和/或材质不同。优选地，位于相邻层的所述蜂窝夹芯层的各所述单元胞体的壁厚和/或材质不同。优选地，位于相邻层的所述蜂窝夹芯层的各所述单元胞体的边长和/或材质不同。优选地，位于相邻层的所述蜂窝夹芯层的各所述单元胞体的高度和/或材质不同。优选地，各层所述蜂窝夹芯层均包括若干栏栅片，呈矩形阵列布置且连接的各所述单元胞体通过横向布置的若干栏栅片与纵向布置的若干栏栅片垂直交错连接围设形成。优选地，各所述栏栅片设有若干插接线槽；各所述插接线槽沿所述栏栅片的长度方向等间距布置，且各所述插接线槽均由所述栏栅片高度方向的一端朝向另一端延伸；呈横向布置的各所述栏栅片的所述插接线槽与对应的呈纵向布置的各所述栏栅片的插接线槽相面对插接配合。优选地，各所述栏栅片高度方向的一端或两端设有若干位于相邻的两所述插接线槽之间的折片，所述折片垂直于所述栏栅片设置，且各所述折片均位于对应的所述单元胞体的所述中空孔内。优选地，各横向间隔布置的所述栏栅片与各纵向间隔布置的所述栏栅片垂直交错一体成型。优选地，所述功能梯度蜂窝夹芯板还包括若干间隔片，各所述蜂窝夹芯层相邻于另一所述蜂窝夹芯层的端部和/或背离于另一所述蜂窝夹芯层的端部连接有所述间隔片。本专利技术的有益效果：本专利技术的功能梯度蜂窝夹芯板，其通过若干层(至少两层)蜂窝夹芯层层叠连接而成，每层功能层具有独立二维矩形平面结构的单元胞体，并且，位于同一层的蜂窝夹芯层的各单元胞体的结构和材质相同，位于相邻层的蜂窝夹芯层的各单元胞体的结构和/或材质不同，因此每层蜂窝夹芯层均具有自身独有的能量吸收功能特性，根据吸能的需求，对各蜂窝夹芯层进行层叠，使其沿垂直方向上对缓冲或冲击能量吸收上呈现功能梯度式的效果，吸能效果可以实现预测和控制，在被动保护安全领域上拥有其它各类多孔材料所无法比拟的优势。同时，功能梯度蜂窝夹芯板的整体结构较为简单，生产成本低，而且各层蜂窝夹芯层的单元胞体尺寸可控、组织均匀，结构形态多样化，使得整块功能梯度蜂窝夹芯板在垂直方向上的力学性能(包括静力学和动力学性能)呈现稳定的功能梯度特性。本专利技术采用的另一技术方案是：一种功能梯度蜂窝夹芯板的制造方法，包括如下步骤：制备至少两层蜂窝夹芯层；于各所述蜂窝夹芯层上设置若干呈矩形阵列布置且连接的单元胞体，并使得所述单元胞体均具有中空孔且横截面呈矩形状；设置使得同一层的所述蜂窝夹芯层的各所述单元胞体的结构和材质相同；将具有若干结构和/或材质不同的所述单元胞体的所述蜂窝夹芯层相邻设置并层叠连接。优选地，若干呈矩形阵列布置且连接的单元胞体的制造包括如下步骤：制备若干栏栅片；横向间隔布置若干栏栅片，并逐个纵向布置所述栏栅片与各横向布置的所述栏栅片垂直交错连接围设形成各所述单元胞体；或者，纵向间隔布置若干栏栅片，并横向布置若干所述栏栅片与各纵向布置的所述栏栅片垂直交错连接围设形成各所述单元胞体。优选地，制备若干所示栏栅片时：于各所述栏栅片开设若干插接线槽，且使得各所述插接线槽沿所述栏栅片的长度方向等间距布置，各所述插接线槽均由所述栏栅片高度方向的一端朝向另一端延伸；连接横向间隔布置的若干栏栅片和纵向间隔布置的若干栏栅片时：使得呈横向布置的各所述栏栅片的所述插接线槽与对应的呈纵向布置的各所述栏栅片的插接线槽相面对插接配合。优选地，若干呈矩形阵列布置且连接的单元胞体的制造包括如下步骤：制备横向布置的若干栏栅片与纵向布置的若干栏栅片垂直交错连接围设形成各所述单元胞体，且各横向布置的栏栅片与各纵向布置的栏栅片一体成型。优选地，层叠连接所述蜂窝夹芯层时，于各所述蜂窝夹芯层相邻于另一所述蜂窝夹芯层的端部和/或背离于另一所述蜂窝夹芯层的端部连接间隔片。本专利技术的功能梯度蜂窝夹芯板的制造方法，工艺简单，生产成本低，通过该制造工艺生产出的功能梯度蜂窝夹芯板的各蜂窝夹芯层的单元胞体尺寸可控、组织均匀，使得整块功能梯度蜂窝夹芯板在垂直方向上的力学性能(包括静力学和动力学性能)呈现稳定的功能梯度特性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1所示为本专利技术提供的功能梯度蜂窝夹芯板的一个实施例的结构示意图。图2所示为本专利技术提供的功能梯度蜂窝夹芯板中从某一功能层(蜂窝夹芯层)中提取出来的单元胞体的示意图；其中：t为单元胞体的壁厚、l为单元胞体的边长、h为单本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种功能梯度蜂窝夹芯板，其特征在于：包括至少两层蜂窝夹芯层，各层所述蜂窝夹芯层层叠连接；各层所述蜂窝夹芯层均设有若干呈矩形阵列布置且连接的单元胞体，各所述单元胞体均具有中空孔且横截面呈矩形状；位于同一层的所述蜂窝夹芯层的各所述单元胞体的结构和材质相同，位于相邻层的所述蜂窝夹芯层的各所述单元胞体的结构和/或材质不同。

【技术特征摘要】
1.一种功能梯度蜂窝夹芯板，其特征在于：包括至少两层蜂窝夹芯层，各层所述蜂窝夹芯层层叠连接；各层所述蜂窝夹芯层均设有若干呈矩形阵列布置且连接的单元胞体，各所述单元胞体均具有中空孔且横截面呈矩形状；位于同一层的所述蜂窝夹芯层的各所述单元胞体的结构和材质相同，位于相邻层的所述蜂窝夹芯层的各所述单元胞体的结构和/或材质不同。2.根据权利要求1所述的功能梯度蜂窝夹芯板，其特征在于：位于相邻层的所述蜂窝夹芯层的各所述单元胞体的壁厚和/或材质不同。3.根据权利要求1所述的功能梯度蜂窝夹芯板，其特征在于：位于相邻层的所述蜂窝夹芯层的各所述单元胞体的边长和/或材质不同。4.根据权利要求1所述的功能梯度蜂窝夹芯板，其特征在于：位于相邻层的所述蜂窝夹芯层的各所述单元胞体的高度和/或材质不同。5.根据权利要求1～4任一项所述的功能梯度蜂窝夹芯板，其特征在于：各层所述蜂窝夹芯层均包括若干栏栅片，呈矩形阵列布置且连接的各所述单元胞体通过横向布置的若干栏栅片与纵向布置的若干栏栅片垂直交错连接围设形成。6.根据权利要求5所述的功能梯度蜂窝夹芯板，其特征在于：各所述栏栅片设有若干插接线槽；各所述插接线槽沿所述栏栅片的长度方向等间距布置，且各所述插接线槽均由所述栏栅片高度方向的一端朝向另一端延伸；呈横向布置的各所述栏栅片的所述插接线槽与对应的呈纵向布置的各所述栏栅片的插接线槽相面对插接配合。7.根据权利要求6所述的功能梯度蜂窝夹芯板，其特征在于：各所述栏栅片高度方向的一端或两端设有若干位于相邻的两所述插接线槽之间的折片，所述折片垂直于所述栏栅片设置，且各所述折片均位于对应的所述单元胞体的所述中空孔内。8.根据权利要求5所述的功能梯度蜂窝夹芯板，其特征在于：各横向间隔布置的所述栏栅片与各纵向间隔布置的所述栏栅片垂直交错一体成型。9.根据权利要求1～4任一项所述的功能梯度蜂窝夹芯板，其特征在于：所述功能梯度蜂窝夹芯板还包括若干间隔片，各所述蜂窝...

【专利技术属性】
技术研发人员：左启阳，何凯，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44