一种薄壁与杆结合的锥形抗弹点阵夹芯板及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种薄壁与杆结合的锥形抗弹点阵夹芯板及其制备方法，其中锥形抗弹点阵夹芯板包括第一基板、第二基板和点阵芯层，第一基板平行于第二基板，点阵芯层位于第一基板与第二基板之间。点阵芯层包括阵列分布成一层的多个胞元结构，胞元结构的第一端与第一基板固连，胞元结构的第二端通过节点与第二基板固连。胞元结构包括沿第一基板向第二基板方向交替设置的薄壁锥筒和杆组，相邻的薄壁锥筒与杆组固连，杆组的数量与薄壁锥筒的数量相同。相比于现有技术，本发明专利技术通过薄壁锥筒与杆组相结合的形式提高抗弹性能。合的形式提高抗弹性能。合的形式提高抗弹性能。

【技术实现步骤摘要】
一种薄壁与杆结合的锥形抗弹点阵夹芯板及其制备方法


[0001]本专利技术涉及点阵夹芯板
，特别是涉及一种薄壁与杆结合的锥形抗弹点阵夹芯板及其制备方法。

技术介绍

[0002]现有的抗弹点阵夹芯板点阵结构中，三维点阵胞元结构均为杆单元组成，而二维点阵胞元又均为面延拓而成，两者均不具备在高速弹道冲击情况下的强抗冲击特性。三维点阵结构受弹道冲击而破坏，杆单元被击碎且会对夹芯板造成二次破坏。二维点阵由于其面结构特性，一般由硬度较低的材料构成，并不能有效削弱高速冲击子弹的动能。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种薄壁与杆结合的锥形抗弹点阵夹芯板及其制备方法，通过薄壁锥筒与杆组相结合的形式提高抗弹性能。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0005]本专利技术公开了一种薄壁与杆结合的锥形抗弹点阵夹芯板，包括第一基板、第二基板和点阵芯层，所述第一基板平行于所述第二基板，所述点阵芯层位于所述第一基板与所述第二基板之间；
[0006]所述点阵芯层包括阵列分布成一层的多个胞元结构，所述胞元结构的第一端与所述第一基板固连，所述胞元结构的第二端通过节点与所述第二基板固连；所述胞元结构包括沿所述第一基板向所述第二基板方向交替设置的薄壁锥筒和杆组，相邻的所述薄壁锥筒与所述杆组固连，所述杆组的数量与所述薄壁锥筒的数量相同；所述薄壁锥筒的外锥面共面；所述杆组包括多个斜杆，多个所述斜杆在所述薄壁锥筒的轴线的圆周方向均布，所述斜杆的轴线与所述薄壁锥筒的轴线共面，所述斜杆的轴线与所述薄壁锥筒的轴线的夹角为所述薄壁锥筒的锥角的一半。
[0007]优选地，所述薄壁锥筒的锥角为九十度。
[0008]优选地，多个所述胞元结构呈矩形阵列分布。
[0009]优选地，所述薄壁锥筒和所述杆组均为两个。
[0010]优选地，所述杆组包括六个所述斜杆。
[0011]本专利技术还公开了一种薄壁与杆结合的锥形抗弹点阵夹芯板的制备方法，用于制备上述的薄壁与杆结合的锥形抗弹点阵夹芯板，包括如下步骤：
[0012]S1、通过电弧熔丝增材制造的方式，在所述第一基板上形成所述薄壁锥筒；通过电弧熔丝增材制造的方式，在所述薄壁锥筒小径端的端面形成所述杆组；
[0013]S2、当所述薄壁锥筒和所述杆组均为多个时，重复步骤S1，直至得到所述胞元结构；
[0014]S3、重复步骤S1和S2，以在已制备的所述胞元结构附近，再相邻制备所述胞元结构，直至得到预设数量的所述胞元结构，至此得到所述点阵芯层；
[0015]S4、在所述第二基板上开孔，将所述胞元结构远离所述第一基板的一端放入孔中，通过电弧熔丝增材制造的方式，在所述胞元结构远离所述第一基板的一端与所述第二基板之间堆叠金属沉积层，形成所述节点，至此得到所述薄壁与杆结合的锥形抗弹点阵夹芯板。
[0016]优选地，所述电弧熔丝增材制造的方式为：将金属丝向前送进，通过焊枪使所述金属丝的前端在深入电弧区域时受热熔化，形成金属熔滴，所述金属熔滴从所述金属丝上下落，经过多个所述熔滴的连续堆叠、凝固的制造方式。
[0017]优选地，所述金属丝在送丝铜管中送进，所述焊枪的尖端为钨极，所述钨极用于发散电弧。
[0018]优选地，步骤S1中，通过电弧熔丝增材制造的方式制备所述薄壁锥筒时，具体包括如下步骤：
[0019]S11、所述焊枪在所述第一基板或所述杆组上方沿圆形扫描路径以恒定的速度移动，以堆叠一层圆环形的金属沉积层；
[0020]S12、所述焊枪沿所述薄壁锥筒的母线，朝远离所述第一基板的方向移动预设步距；
[0021]S13、所述焊枪在已堆叠的所述金属沉积层上方沿圆形扫描路径以恒定的速度移动，在已堆叠的所述金属沉积层上方形成与其同心的金属沉积层；
[0022]S14、重复步骤S12～S13，直至得到预设金属沉积层层数的所述薄壁锥筒。
[0023]优选地，步骤S1中，通过电弧熔丝增材制造的方式制备所述杆组时，具体包括如下步骤：
[0024]S15、所述焊枪在所述薄壁锥筒的顶部端面上形成一层金属沉积层；
[0025]S16、所述焊枪沿所述斜杆的轴线方向，朝远离所述第一基板的方向移动预设步距；
[0026]S17、所述焊枪在已堆叠的所述金属沉积层上方形成新的金属沉积层；
[0027]S18、重复步骤S16～S17，直至得到预设金属沉积层层数的所述斜杆；
[0028]S19、重复步骤S15～S18，在已制备的所述斜杆附近制备新的所述斜杆，直至得到所述杆组。
[0029]本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：
[0030]本专利技术采用了薄壁锥筒与杆组的复合胞元设计思路，同其它结构的点阵夹芯板抗弹实验结果对比，本专利技术提出的抗弹夹芯板在相同弹丸，相同初始发射速度的前提下，穿透夹芯板后的剩余速度更小，说明弹丸能量损失更大，明显提高了抗弹冲击性能。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0032]图1为胞元结构的部分结构示意图；
[0033]图2为胞元结构的示意图；
[0034]图3为第二基板上开孔位置示意图；
[0035]图4为本实施例薄壁与杆结合的锥形抗弹点阵夹芯板的示意图；
[0036]图5为薄壁锥筒的制备过程示意图；
[0037]图6为斜杆的制备过程示意图；
[0038]图7为节点的制备过程示意图；
[0039]图8为薄壁锥筒制备过程的又一示意图；
[0040]附图标记说明：1
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第一基板；2
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第一薄壁锥筒；3
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第一斜杆Ⅰ；4
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第一斜杆Ⅱ；5
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第一斜杆Ⅲ；6
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第一斜杆Ⅳ；7
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第一斜杆
Ⅴ
；8
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第一斜杆
Ⅵ
；9
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第二薄壁锥筒；10
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第二斜杆Ⅰ；11
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第二斜杆Ⅱ；12
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第二斜杆Ⅲ；13
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第二斜杆Ⅳ；14
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第二斜杆
Ⅴ
；15
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第二斜杆
Ⅵ
；16
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胞元结构；17
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第二基板；18
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圆孔；19
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焊枪；20
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送丝铜管；21
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金属丝；22
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熔滴；23
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制备薄壁锥筒时焊枪的扫描路径；24
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制备斜杆时焊枪的扫描路径；2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种薄壁与杆结合的锥形抗弹点阵夹芯板，其特征在于，包括第一基板、第二基板和点阵芯层，所述第一基板平行于所述第二基板，所述点阵芯层位于所述第一基板与所述第二基板之间；所述点阵芯层包括阵列分布成一层的多个胞元结构，所述胞元结构的第一端与所述第一基板固连，所述胞元结构的第二端通过节点与所述第二基板固连；所述胞元结构包括沿所述第一基板向所述第二基板方向交替设置的薄壁锥筒和杆组，相邻的所述薄壁锥筒与所述杆组固连，所述杆组的数量与所述薄壁锥筒的数量相同；所述薄壁锥筒的外锥面共面；所述杆组包括多个斜杆，多个所述斜杆在所述薄壁锥筒的轴线的圆周方向均布，所述斜杆的轴线与所述薄壁锥筒的轴线共面，所述斜杆的轴线与所述薄壁锥筒的轴线的夹角为所述薄壁锥筒的锥角的一半。2.根据权利要求1所述的薄壁与杆结合的锥形抗弹点阵夹芯板，其特征在于，所述薄壁锥筒的锥角为九十度。3.根据权利要求1所述的薄壁与杆结合的锥形抗弹点阵夹芯板，其特征在于，多个所述胞元结构呈矩形阵列分布。4.根据权利要求1所述的薄壁与杆结合的锥形抗弹点阵夹芯板，其特征在于，所述薄壁锥筒和所述杆组均为两个。5.根据权利要求1所述的薄壁与杆结合的锥形抗弹点阵夹芯板，其特征在于，所述杆组包括六个所述斜杆。6.一种薄壁与杆结合的锥形抗弹点阵夹芯板的制备方法，用于制备如权利要求1
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5任意一项所述的薄壁与杆结合的锥形抗弹点阵夹芯板，其特征在于，包括如下步骤：S1、通过电弧熔丝增材制造的方式，在所述第一基板上形成所述薄壁锥筒；通过电弧熔丝增材制造的方式，在所述薄壁锥筒小径端的端面形成所述杆组；S2、当所述薄壁锥筒和所述杆组均为多个时，重复步骤S1，直至得到所述胞元结构；S3、重复步骤S1和S2，以在已制备的所述胞元结构附近，再相邻制备所述胞元结构，直至得到预设数量的所述胞元结构，至此得到所述点阵芯层；S4、在所述第二基板上开孔，将所述胞元结构远离所述第一基板的一端放入孔中，通过电...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘长猛，徐田秋，敬晨晨，韩骁，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：