复合大板式方舱的蒙皮结构及降低蒙皮热变形的方法技术

本发明专利技术公开了一种复合大板式方舱的蒙皮结构，由铝外蒙皮、钢蒙皮、椴木、方钢、内蒙皮依次粘结组成，椴木和方钢对应设置有多组，每一组椴木、方钢与相邻一组椴木、方钢之间设置有泡沫，泡沫分别与内蒙皮和钢蒙皮粘接。本发明专利技术还公开了一种降低蒙皮热变形的方法，通过采用前述的结构后，环境温度升高致使外侧铝外蒙皮温度升高后，复合板材的热变形小于单一的铝外蒙皮，内侧与骨架结构中的椴木条粘结可靠性提高，有效解决了单纯采用铝蒙皮存在的高温条件下的脱粘、鼓包的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于板材材料的防热隔热
，涉及一种复合大板式方舱的蒙皮结构，本专利技术还涉及一种降低蒙皮热变形的方法。
技术介绍
方舱是指能对人员和装备提供适宜的工作环境和安全防护，便于实施多种方式装卸和运输的工作间，在航天测控、野战救护、抗震救灾、石油勘探、地质勘探等方面应用也很广泛，它是一种独立厢体，能在恶劣的外在环境条件下提供良好的内部工作环境，具有多种防护能力，能适应多种运输形式，如直升机吊运、机动车运输等，机动性能好。复合大板式方舱是方舱的主要结构型式之一，由数块复合夹芯板搭接而成，复合夹芯板结构一般外侧蒙皮采用铝板，内侧采用钢板，中间用钢质骨架增加结构强度，用椴木和聚氨酯泡沫隔热，蒙皮与骨架、隔热材料之间用结构胶粘结。由于各组成材料的特性差异大，力学特性分析较复杂。现有方舱在在野外使用过程中，工作条件十分恶劣，载荷工况复杂，容易出现胶层脱粘和蒙皮鼓包现象，给产品质量和外观带来不利的影响。方舱的鼓包、 脱粘问题在方舱生产中是一个带有普遍性的问题。研究表明，方舱大板脱粘、鼓包的主要原因是结构的热变形，设计合理的方舱蒙皮结构，降低热变形，对方舱质量的提高是非常必要的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种复合大板式方舱的蒙皮结构，解决了现有技术中存在的方舱蒙皮在高温条件下鼓包、脱粘问题，显著减小复合式大板的热变形。本专利技术的另一目的是提供一种降低蒙皮热变形的方法。本专利技术所采用的技术方案是，一种复合大板式方舱的蒙皮结构，由铝外蒙皮、钢蒙皮、椴木、方钢、内蒙皮依次粘结组成，椴木和方钢对应设置有多组，每一组椴木、方钢与相邻一组椴木、方钢之间设置有泡沫，泡沫分别与内蒙皮和钢蒙皮粘接。本专利技术所采用的另一技术方案是，一种降低蒙皮热变形的方法，将铝外蒙皮设置在最外侧，在铝外蒙皮内侧设置一层钢蒙皮，将铝外蒙皮、钢蒙皮、椴木、方钢、内蒙皮依次粘结成一体，椴木和方钢对应设置有多组，并且在每一组椴木、方钢与相邻一组椴木、方钢之间设置有泡沫，将泡沫分别与内蒙皮和钢蒙皮粘接。本专利技术的有益效果是，复合大板式方舱蒙皮采用铝-钢复合结构，铝外蒙皮在外侧，钢蒙皮在内侧，并且铝外蒙皮厚度较钢蒙皮薄，环境温度升高致使外侧铝外蒙皮温度升高后，复合板材的热变形小于单一的铝外蒙皮，内侧与骨架结构中的椴木条粘结可靠性提高，有效解决了单纯采用铝蒙皮存在的高温条件下的脱粘、鼓包的问题。附图说明图1是现有复合大板蒙皮结构的断面结构示意图2是本专利技术复合大板蒙皮结构的断面结构示意图；图3是现有复合大板蒙皮结构分析模型的几何图；图4是本专利技术复合大板蒙皮结构分析模型的有限元网格图；图5是现有复合大板蒙皮结构的温度场分析结果；图6是本专利技术复合大板蒙皮结构的温度场分析结果；图7是现有复合大板蒙皮结构的热变形分析结果；图8是本专利技术复合大板蒙皮结构的热变形分析结果。图中，1.内蒙皮，2.泡沫，3.方钢，4.椴木，5.铝外蒙皮，6.钢蒙皮，7.胶层。具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。如图1所示，现有的复合大板断面结构是，包括内蒙皮1和铝外蒙皮5，在内蒙皮1 和铝外蒙皮5之间设置有多组对应的方钢3和椴木4，每组方钢3、椴木4与相邻一组的方钢3、椴木4之间填充有聚氨酯材料的泡沫2，和铝外蒙皮5之间依次通过粘合剂粘结成一体。当方舱的外部环境温度升高时，铝外蒙皮5膨胀量较之大板内部的椴木4大很多，铝外蒙皮5与椴木4之间容易脱粘，温度降低后蒙皮脱粘处便会形成鼓包。如图2所示，本专利技术的复合大板式方舱蒙皮采用铝-钢复合结构，将铝外蒙皮5设置在最外侧，将钢蒙皮6设置在铝外蒙皮5的内侧，铝外蒙皮5的厚度小于钢蒙皮6的厚度， 铝外蒙皮5、钢蒙皮6、椴木4、方钢3、内蒙皮1之间依次通过粘合剂粘结成一体，方钢3和椴木4设置有多组一一对应，每组方钢3、椴木4与相邻一组的方钢3、椴木4之间之间设置有聚氨酯材料的泡沫2，泡沫2分别与内蒙皮1和钢蒙皮6粘接。本专利技术的降低蒙皮热变形的方法是，将铝外蒙皮5设置在最外侧，在铝外蒙皮5内侧设置一层钢蒙皮6，并且铝外蒙皮5厚度较钢蒙皮6薄，将铝外蒙皮5、钢蒙皮6、椴木4、 方钢3、内蒙皮1之间依次通过粘合剂粘结成一体，并且在每组椴木4、方钢3之间设置聚氨酯材料的泡沫2，并将泡沫2分别与内蒙皮1和钢蒙皮6粘接。这样一来，环境温度升高致使外侧铝外蒙皮5温度升高后，由于钢材热膨胀系数只有铝的一半，并且弹性模量比铝高一倍以上，钢蒙皮6的变形显著低于铝外蒙皮5，并且由于钢的导热特性比铝差，钢蒙皮6内侧与椴木条粘结的表面温度比铝外蒙皮5的温度低，与椴木4粘结的胶层7的强度也可以高一些，钢蒙皮6与椴木4粘结可靠性比铝外蒙皮5提高。变形量比铝外蒙皮5更小的钢蒙皮6与椴木4和聚氨酯泡沫2粘结，可靠性比铝外蒙皮5直接与椴木4和聚氨酯泡沫2 粘结显著提高。本专利技术的复合大板式方舱蒙皮结构的具体效果分析如下图3是现有大板蒙皮结构的断面几何模型，只考虑外侧的铝蒙皮、胶层和椴木。图 4是本专利技术的蒙皮断面实施例结构断面几何模型，与图3相类似，只考虑外侧的铝外蒙皮5、 钢蒙皮6、胶层7和椴木4，在极端工况条件下，外侧环境温度设定为96°C，椴木内侧温度为 55 °C。如图5和图6所示，是采用有限元方法对两种结构进行的温度场分析结果，由于钢和胶的导热系数低于铝，图6 (本专利技术结构)上部所示的91. 4440C以上的高温区域与图 5(现有结构)相比向上部有明显偏移，大板方舱内部的温度场有明显变化。将温度计算的结果代入结构计算中，得到图7 (现有结构)和图8 (本专利技术结构)所示的热变形结果，大板方舱整体结构的热变形由原来的21. 1 μ m下降到15. 9 μ m，相对下降幅度为24. 6%，这些图表及相关数据充分表明，本专利技术的蒙皮结构与现有结构相比，能够有效减小大板的热变形。权利要求1.一种复合大板式方舱的蒙皮结构，其特征在于由铝外蒙皮(5)、钢蒙皮(6)、椴木 、方钢(3)、内蒙皮(1)依次粘结组成，椴木(4)和方钢(3)对应设置有多组，每一组椴木(4)、方钢(3)与相邻一组椴木(4)、方钢(3)之间设置有泡沫⑵，泡沫(2)分别与内蒙皮 ⑴和钢蒙皮(6)粘接。2.根据权利要求1所述的复合大板式方舱的蒙皮结构，其特征在于所述铝外蒙皮(5) 的厚度小于钢蒙皮(6)的厚度。3.一种降低蒙皮热变形的方法，其特征在于将铝外蒙皮( 设置在最外侧，在铝外蒙皮(5)内侧设置一层钢蒙皮(6)，将铝外蒙皮(5)、钢蒙皮(6)、椴木(4)、方钢(3)、内蒙皮 ⑴依次粘结成一体，椴木⑷和方钢⑶对应设置有多组，并且在每一组椴木、方钢 (3)与相邻一组椴木、方钢C3)之间设置有泡沫0)，将泡沫( 分别与内蒙皮(1)和钢蒙皮(6)粘接。4.根据权利要求3所述的降低蒙皮热变形的方法，其特征在于所述铝外蒙皮(5)的厚度小于钢蒙皮(6)的厚度。全文摘要本专利技术公开了一种复合大板式方舱的蒙皮结构，由铝外蒙皮、钢蒙皮、椴木、方钢、内蒙皮依次粘结组成，椴木和方钢对应设置有多组，每一组椴木、方钢与相邻一组椴木、方钢之间设置有泡沫，泡沫分别与内蒙皮和钢蒙皮粘接。本专利技术还公开了一种降低蒙皮热变形的方法，通过采用前述的结构后，环境温度升高致使外侧铝外蒙皮温度升高后，复合板材的热变形小于单一的铝外蒙皮，内侧与骨架结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王世军，赵金娟，李德信，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：