一种大型三角形复合材料管桁架模块化连接节点制造技术

本发明专利技术公开了一种大型三角形复合材料管桁架模块化连接节点，涉及复合材料管桁架结构技术领域，包括三角形连接体、管端节点A、管端节点B、管端节点C和螺栓副；三角形连接体包括杆、三种角部节点板和嵌套件；管端节点有三种，一种是包括弦杆管连接套管和连接法兰；另外两种是多了一根和两根腹杆管连接套管；杆的中段为菱形截面，两端为菱形过渡至扁平矩形；杆的外壳为高性能CFRP多层复合材料薄壁管，杆内为PMI填充材料；杆是一次成型。本发明专利技术可以实现大型三角形复合材料管桁架模块化连接，具有质量轻、强度高、刚度大、性能与工艺可设计性、一体化成形、连接简单可靠、杆件稳定、承载力大、几何容差要求低等优点。

A large triangular composite pipe truss modular joint

【技术实现步骤摘要】
一种大型三角形复合材料管桁架模块化连接节点
本专利技术涉及复合材料管桁架结构
，尤其涉及一种大型三角形复合材料管桁架模块化连接节点。
技术介绍
复合材料桁架结构具有质量轻、刚度大、抗振和耐疲劳等优点，广泛应用于航空航天等现代工业装备领域。薄壁圆管(CHS)、薄壁矩形管(RHS)或方形管(SHS)是应用最普遍，结构效率高、材料与结构工艺最成熟的复合材料管结构。三角形桁架和四边形桁架是最基本的三维空间复合材料结构，三角形桁架杆件少、质量轻、刚度大，采用模块化体系可以扩展实现大型复合材料结构，这是提高设计、制造、集成效率的有效途径。但是，桁架模块化连接节点，由于几何、力学、制作与集成工艺限制，一直是复合材料结构工程领域的技术难点。目前，复合材料桁架结构的连接技术主要有以下三种：1、ZeppelinNT飞艇龙骨两个纵向铝合金桁架、两个圆管CFRP三角撑桁架梁之间的组合连接，即两个纵向三角形铝合金桁架通过一个三角形铝合金隔板，两个圆管CFRP三角撑桁架梁端头为铝合金三脚节点，再连接三角形铝合金隔板。但这是一个结构集成连接，没有CFRP管桁架模块化连接节点。2、大尺度加劲环拼接式三角形桁架连接，即圆环三角形桁架由多个节段模块顺序拼接，桁架两端为三角形连接板。该连接技术的缺陷是平面连接板尺寸大、重量大，且面外刚度低，容易发生面外失稳，同时，桁架与节点板具体连接不明确。3、大型单K节点三角形桁架加劲环及集成张力施加方法连接，即单K节点三角形桁架圆环由多个标准节段拼接，通过基准三角形框连接。但该连接技术的基准三角形框结构形式不明确，且桁架标准节段与基准三角形框的连接关系不清楚。因此，本领域的技术人员致力于开发一种大型三角形复合材料管桁架模块化连接节点，制作简洁、结构受力和传力合理、质量轻、安装集成容易、连接简单可靠，解决现有复合材料桁架连接多需要铝合金结构连接，构型复杂、制作困难、重量大、受力小等问题。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是如何克服现行复合材料桁架结构连接技术下几何、力学、制作与集成工艺的限制，实现大型复合材料管桁架模块化连接的问题。为实现上述目的，本专利技术提供了一种大型三角形复合材料管桁架模块化连接节点，包括三角形连接体、管端节点A、管端节点B、管端节点C和螺栓副；其中，所述三角形连接体包括杆、角部节点板D、角部节点板E、角部节点板F和嵌套件；所述管端节点A包括弦杆管连接套管和连接法兰G；所述管端节点B包括弦杆管连接套管、连接法兰H和腹杆管连接套管；所述管端节点C包括弦杆管连接套管、连接法兰J和2个腹杆管连接套管；所述螺栓副包括连接螺栓、螺母和垫圈；所述杆的中段为菱形截面，两端为菱形过渡至扁平矩形；所述杆的外壳为高性能CFRP多层复合材料薄壁管，杆内为PMI填充材料；所述杆是一次成型。进一步地，所述管端节点A、所述管端节点B和所述管端节点C各有2个，成对设置。进一步地，所述杆有3根，3根所述杆的两端分别嵌套在对应的角部节点板D、角部节点板E和角部节点板F内，并钻同轴孔。进一步地，所述嵌套件有3个，分别嵌套在角部节点板D、角部节点板E和角部节点板F内，并钻同轴孔。进一步地，所述连接法兰G采用两次成形，1/6-1/3厚度连接法兰与所述弦杆管连接套管整体固化一次成形，余下未完成的连接法兰采用二次胶结成形。进一步地，所述连接法兰H采用两次成形，1/6～1/3厚度连接法兰与所述弦杆管连接套管、所述腹杆管连接套管整体固化一次成形，余下未完成的连接法兰采用二次胶结成形。进一步地，所述连接法兰J采用两次成形，1/6～1/3厚度连接法兰与所述弦杆管连接套管、2根所述腹杆管连接套管整体固化一次成形，余下未完成的连接法兰采用二次胶结成形。进一步地，1对所述连接法兰G、1对所述连接法兰H、1对所述连接法兰J分别于对应的角部节点板D、角部节点板E、角部节点板F配套钻同轴孔。进一步地，所述螺栓副，为航空航天专用自锁防松螺栓副，采用高强轻质合金材料，须预紧连接。进一步地，所述嵌套件采用高强轻质钛合金或美铝合金材料。进一步地，管端节点A2、管端节点B3和管端节点C4采用高性能碳纤维复合材料多层结构。与现有技术相比，通过本专利技术的实施，达到了以下明显的技术效果：1、本专利技术的节点主体采用碳纤维复合材料，替代铝合金材料，质量轻、强度高、结构受力和传力合理、杆件稳定、承载力大，实现了大型复合材料管桁架模块化连接。2、本专利技术优化了大型三角形复合材料管桁架模块化连接节点的结构形式及布置方式，不仅提高了大型复合材料管桁架模块化连接的技术，还具有结构简单，安装集成容易，性能与工艺具有可设计性的优点。以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步地说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。附图说明图1是本专利技术的一个较佳实施例的大型三角形复合材料管桁架模块化连接节点三维图；图2是本专利技术的管端节点A的示意图；图3是本专利技术的管端节点B的示意图；图4是本专利技术的管端节点C的示意图；图5是本专利技术的三角形连接体三维视图；图6是本专利技术的三角形连接体的杆的中段的剖面图；其中：1-三角形连接体，101-杆，10101-杆外壳，10102-PMI填充材料，102-角部节点板D，103-角部节点板E，104-角部节点板F，105-嵌套件，2-管端节点A，3-管端节点B，4-管端节点C，201-弦杆管连接套管，202-连接法兰G，301-弦杆管连接套管，302-连接法兰H，303-腹杆管连接套管，401-弦杆管连接套管，402-连接法兰J，403-腹杆管连接套管，404-腹杆管连接套管，5-连接螺栓副，501-连接螺栓，502-螺母，503-垫圈。具体实施方式以下参考说明书附图介绍本专利技术的多个优选实施例，使其
技术实现思路
更加清楚和便于理解。本专利技术可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本专利技术的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本专利技术并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。为保证所附图像的清晰和简洁，部分装置未在附图中画出，但并不影响相关领域普通技术人员对本专利技术的理解。如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，一种大型三角形复合材料管桁架模块化连接节点，包括三角形连接体1、管端节点A2、管端节点B3、管端节点C4和连接螺栓副5。其中，三角形连接体1是大型三角形复合材料管桁架模块化连接节点主体，包括杆101、角部节点板D102、角部节点板E103、角部节点板F104和嵌套件105。管端节点A2包括弦杆管连接套管201和连接法兰G202；管端节点B3包括弦杆管连接套管301、连接法兰H302和腹杆管连接套管303；管端节点C本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大型三角形复合材料管桁架模块化连接节点，其特征在于，包括三角形连接体、管端节点A、管端节点B、管端节点C和螺栓副；其中，/n所述三角形连接体包括杆、角部节点板D、角部节点板E、角部节点板F和嵌套件；/n所述管端节点A包括弦杆管连接套管和连接法兰G；所述管端节点B包括弦杆管连接套管、连接法兰H和腹杆管连接套管；所述管端节点C包括弦杆管连接套管、连接法兰J和2个腹杆管连接套管；/n所述螺栓副包括螺栓、螺母和垫圈；/n所述杆的中段为菱形截面，两端为菱形过渡至扁平矩形；所述杆的外壳为高性能CFRP多层复合材料薄壁管，杆内为PMI填充材料；所述杆是一次成型。/n

【技术特征摘要】
1.一种大型三角形复合材料管桁架模块化连接节点，其特征在于，包括三角形连接体、管端节点A、管端节点B、管端节点C和螺栓副；其中，
所述三角形连接体包括杆、角部节点板D、角部节点板E、角部节点板F和嵌套件；
所述管端节点A包括弦杆管连接套管和连接法兰G；所述管端节点B包括弦杆管连接套管、连接法兰H和腹杆管连接套管；所述管端节点C包括弦杆管连接套管、连接法兰J和2个腹杆管连接套管；
所述螺栓副包括螺栓、螺母和垫圈；
所述杆的中段为菱形截面，两端为菱形过渡至扁平矩形；所述杆的外壳为高性能CFRP多层复合材料薄壁管，杆内为PMI填充材料；所述杆是一次成型。


2.如权利要求1所述的大型三角形复合材料管桁架模块化连接节点，其特征在于，所述管端节点A、所述管端节点B和所述管端节点C各有2个，成对设置。


3.如权利要求1所述的大型三角形复合材料管桁架模块化连接节点，其特征在于，所述杆有3根，3根所述杆的两端分别嵌套在对应的所述角部节点板D、所述角部节点板E和所述角部节点板F内，并钻同轴孔。


4.如权利要求1所述的大型三角形复合材料管桁架模块化连接节点，其特征在于，所述嵌套件有3个，分别嵌套在所述角部节点板D、所述角部节点板E和所述角部节点板F内，并钻同轴孔。


5.如权利要求1所述的大型三角形复合材料管...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈务军，李世平，徐建东，杨钧，
申请(专利权)人：上海交通大学，新誉集团有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31