一种泡沫填充纤维增强聚合物管制造技术

本实用新型专利技术公开了一种泡沫填充纤维增强聚合物管，属于新材料结构领域。所述泡沫填充纤维增强聚合物管是由聚合物管、泡沫填充物、连接筒、螺栓杆、螺母、承压板以及楔片式箍套组成。泡沫填充物对聚合物管壁起支撑作用，抑制聚合物管受压局部失稳。聚合物管端的楔片式箍套可以抑制聚合物管受压时端部分层破坏。本实用新型专利技术具有结构简单、轻质、承载力高、耐腐蚀等优点，可用于建筑、桥梁、航空航天工程等领域的杆系结构。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种泡沫填充纤维增强聚合物管，属于新材料结构领域，可应用于建筑、航空航天、桥梁工程等领域的杆系结构中。
技术介绍
以轴向受力为主的杆系结构广泛应用在建筑工程、航空航天、机械工程等领域的大跨度结构中，如桁架、网架及网壳等。通常这类结构由钢管制成，具有结构坚固、焊接性好、刚度大等优点，但也有自重大、易腐蚀等缺点。而纤维增强树脂基(Fibre-ReinforcedPolymer,FRP)聚合物管，尤其是碳纤维(Carbon Fibre-ReinforcedPolymer, CFRP)聚合物管具有强度高、自重小、耐腐蚀等优点，可用于超大跨度或对重量有严格要求的杆系结构。 但是，当碳纤维聚合物管承受轴向拉伸与压缩载荷时，由于聚合物管在厚度和垂直于纤维方向易被破坏，碳纤维受力只有理论承载能力的1/3，过早出现了管端部分层破坏或管壁局部失稳破坏，使得碳纤维的高强度性能没有得到充分利用。因此，本专利技术旨在提供一种设计构造简单、自重小、能够解决聚合物管承受拉伸或压缩载荷时过早出现端部分层破坏和局部失稳问题、提高聚合物管的承载能力的杆系结构。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本技术所要解决的技术问题是提供一种设计构造简单的杆系结构，当该结构受拉伸或压缩载荷时，能够解决传统聚合物管过早出现端部分层破坏以及局部失稳问题，提高聚合物管的承载能力。为实现上述目的，本技术提供了一种泡沫填充纤维增强聚合物管，包括聚合物管；泡沫填充物，所述泡沫填充物置于所述聚合物管内；连接筒，所述连接筒分别固定在所述聚合物管两端部内；螺栓杆，所述螺栓杆分别与所述连接筒内部螺纹连接；螺母，所述螺母分别与所述螺栓杆内螺纹连接；承压板，通过所述螺母与所述螺栓杆的内螺纹连接，将所述承压板分别紧固于所述聚合物管的两端头；至少两个楔片式箍套，所述楔片式箍套由变内径圆筒与四片或更多楔片组成，通过将所述楔片楔入所述变内径圆筒与所述聚合物管之间的间隙中，将所述变内径圆筒紧固于所述聚合物管端部外侧。较佳地，所述聚合物管沿管壁厚度方向有多个铺层，其中至少一个铺层的纤维沿轴向布置，最内侧铺层的纤维方向与周向夹角大于O度。较佳地，所述泡沫填充物为闭孔泡沫管芯。较佳地，所述闭孔泡沫管芯的直径与所述聚合物管内径相同。较佳地，所述连接筒与所述聚合物管内壁通过胶接接头连接。较佳地，所述连接筒端头斜削，最小斜度为1/10。较佳地，所述连接筒与所述承压板之间有一间隙。较佳地，所述承压板与所述聚合物 管端面完全接触。较佳地，所述变内径圆筒厚度变化与所述楔片相同。本技术中泡沫填充物对聚合物管壁起支撑作用，抑制聚合物管受压局部失稳，聚合物管端楔片式箍套可以抑制聚合物管受压时端部分层破坏，有效提高空心聚合物管在轴力作用下的承载力，充分发挥纤维纵向强度高的性能。本技术在承受拉伸载荷时，螺栓杆将拉力传给连接筒，连接筒传给聚合物管。在承受压缩载荷时，螺栓杆将压力传给承压板，承压板传给聚合物管。由此可知，拉力和压力传递路径分开，计构造简单，传力路径明确，有助于降低聚合物管受力破坏的概率，且螺栓杆容易与其它杆件或节点连接。以下将结合附图对本技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本技术的目的、特征和效果。附图说明图I是本技术的一个较佳实施例的结构图。图2是本技术的一个较佳实施例中的连接筒的结构图。图3是本技术的一个较佳实施例中的连接筒的左侧视图。图4是本技术的一个较佳实施例中的楔片式箍套的结构图。图5是本技术的一个较佳实施例中的楔片式箍套的左侧视图。图6是本技术的一个较佳实施例中的楔片的示意图。图7是本技术的一个较佳实施例中的变内径圆筒的结构图。图8是本技术的一个较佳实施例中的变内径圆筒的左侧视图。具体实施方式本技术是一种泡沫填充纤维增强聚合物管。图I至图8是该泡沫填充纤维增强聚合物管的一个实施例，其包括聚合物管I与置于聚合物管I内的闭孔泡沫管芯2，连接筒3通过胶接接头4分别固定在聚合物管I两端部内；螺栓杆5分别与连接筒3通过内部螺纹连接；螺母6分别与螺栓杆5通过内部螺纹连接，将承压板7分别紧固于聚合物管I的两端；在聚合物管I的两端部，分别有两对楔片式箍套8紧固于聚合物管I外部；楔片式箍套8由变内径圆筒10与四片或更多楔片11组成，变内径圆筒10的厚度变化与楔片11厚度变化一致。在组装纤维增强聚合物管前，先将闭孔泡沫管芯2两端按照连接筒3的内部空心尺寸制成锥形，然后将其插入聚合物管1，注意保证闭孔泡沫管芯2与聚合物管I内壁紧密接触。连接筒3通过胶接接头4固定在聚合物管I端部内，为提高胶结接头4的强度，减小其剥离应力，连接筒3端头斜削，最小斜度为1/10。承压板7与连接筒3之间预留一间隙9，避免承压板7将压力传递给连接筒3，引起胶层破坏。在组装纤维增强聚合物管时，先将楔片11逐个放入变内径圆筒10，然后逐步敲击楔片11紧固，保证楔片11与聚合物管I均匀接触。紧固楔片11时注意不要用力过大，防止损伤聚合物管I。以上详细描述了本技术的较 佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本技术的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本
中技术人员依本技术的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。权利要求1.ー种泡沫填充纤维增强聚合物管，其特征是，包括 聚合物管； 泡沫填充物，所述泡沫填充物置于所述聚合物管内； 连接筒，所述连接筒固定在所述聚合物管端部内； 螺栓杆，所述螺栓杆与所述连接筒内部螺纹连接； 螺母，所述螺母与所述螺栓杆内螺纹连接； 承压板，通过所述螺母与所述螺栓杆的内螺纹连接，将所述承压板紧固于所述聚合物管的端面上； 至少两个楔片式箍套，所述楔片式箍套由变内径圆筒与四片或更多楔片组成，通过将 所述楔片楔入所述变内径圆筒与所述聚合物管之间的间隙中，将所述变内径圆筒紧固于所述聚合物管端部外侧。2.如权利要求I所述的泡沫填充纤维增强聚合物管，其中所述聚合物管沿管壁厚度方向有多个铺层，其中至少ー个铺层的纤维沿轴向布置，最内侧铺层的纤维方向与周向夹角大于O度。3.如权利要求I所述的泡沫填充纤维增强聚合物管，其中所述泡沫填充物为闭孔泡沫管芯。4.如权利要求3所述的泡沫填充纤维增强聚合物管，其中所述闭孔泡沫管芯的直径与所述聚合物管内径相同。5.如权利要求I所述的泡沫填充纤维增强聚合物管，其中所述连接筒与所述聚合物管内壁通过胶接接头连接。6.如权利要求I所述的泡沫填充纤维增强聚合物管，其中所述连接筒端头斜削，最小斜度为1/10。7.如权利要求I所述的泡沫填充纤维增强聚合物管，其中所述连接筒与所述承压板之间有ー间隙。8.如权利要求I所述的泡沫填充纤维增强聚合物管，其中所述承压板与所述聚合物管端面完全接触。9.如权利要求I所述的泡沫填充纤维增强聚合物管，其中所述变内径圆筒厚度变化与所述楔片相同。专利摘要本技术公开了一种泡沫填充纤维增强聚合物管，属于新材料结构领域。所述泡沫填充纤维增强聚合物管是由聚合物管、泡沫填充物、连接筒、螺栓杆、螺母、承压板以及楔片式箍套组成。泡沫填充物对聚合物管壁起支撑本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种泡沫填充纤维增强聚合物管，其特征是，包括：聚合物管；泡沫填充物，所述泡沫填充物置于所述聚合物管内；连接筒，所述连接筒固定在所述聚合物管端部内；螺栓杆，所述螺栓杆与所述连接筒内部螺纹连接；螺母，所述螺母与所述螺栓杆内螺纹连接；承压板，通过所述螺母与所述螺栓杆的内螺纹连接，将所述承压板紧固于所述聚合物管的端面上；至少两个楔片式箍套，所述楔片式箍套由变内径圆筒与四片或更多楔片组成，通过将所述楔片楔入所述变内径圆筒与所述聚合物管之间的间隙中，将所述变内径圆筒紧固于所述聚合物管端部外侧。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张大旭，陈务军，邹涛，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：实用新型
国别省市：