[发明专利]多孔材料填充双层管

说明书

技术领域

本发明主要涉及到耐撞性结构设计领域，特指一种适用于船舶工业、汽车工业、武器装备运输和航天业等领域的多孔材料填充双层管。

背景技术

对于船舶工业、汽车工业和航天航空业来说，撞击现象一直是一个极其重要和不可回避的问题。近三十年来，随着汽车数量迅速增加和行驶速度的不断提高、大型船舶在航运过程中面临高风险作业以及各种往返式航天工具的不断增加，使得碰撞问题越来越突出，迅速增加的碰撞事故造成了重大的人身伤亡和财产损失，因此耐撞性能已成为船舶、车辆和飞行器等结构设计时首要考虑的问题。对于车辆、航天器等运动着的结构来说，在发生碰撞事故或特定的冲击事件时能够吸收冲击能量并保护成员及贵重物品安全的能力称为“耐撞性”。近年来，如何有效地控制和减少能量损失一直受到普遍关注。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单紧凑、成本低廉、适合大规模生产、具有较佳缓冲性能的多孔材料填充双层管。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种多孔材料填充双层管，包括呈嵌套状布置的外层薄壁管和内层薄壁管，所述外层薄壁管和内层薄壁管之间呈空腔状并填充有多孔材料层。

作为本发明的进一步改进：

所述外层薄壁管和内层薄壁管的截面形状相同。

所述外层薄壁管和内层薄壁管的截面形状为圆形、正多边形或任意多边形。

所述外层薄壁管和内层薄壁管通过位于两者之间的多孔材料层粘接成一体。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明的多孔材料填充双层管，结构简单紧凑、成本低廉且适合大规模自动化生产。将多孔材料层与薄壁双层管结合为多孔材料填充双层管后，大大提高了结构的缓冲性能。在结构压缩变形过程中，由于多孔材料和薄壁双层管之间耦合效应的影响，多孔材料填充双层管在相同压缩位移条件下的吸能比单独压缩多孔材料和薄壁双层管的吸能之和还要多，其缓冲吸能特性得到显著增强，比吸能（单位质量吸能）和载荷效率（平均载荷与最高载荷之比）都得到提升。

附图说明

图1是本发明采用正六边形截面时的结构示意图。 

图2是本发明采用三角形截面时的结构示意图。

图3是本发明采用正方形截面时的结构示意图。

图4是本发明采用正五边形截面时的结构示意图。

图5是本发明采用圆形截面时的结构示意图。

图6是具体实施例中采用一组具体参数的正六边形截面时的结构示意图。 

图7是本发明被压缩一段位移时的结构示意图。

图8是本发明被压缩完全时的结构示意图。

图例说明

1、外层薄壁管；2、内层薄壁管；3、多孔材料层。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，本发明的多孔材料填充双层管，包括呈嵌套状布置的外层薄壁管1和内层薄壁管2，外层薄壁管1和内层薄壁管2之间呈空腔状并填充有多孔材料层3。其中，外层薄壁管1和内层薄壁管2 均采用薄壁金属管，它用来作为缓冲吸能结构；发生碰撞时，薄壁金属管在轴向压缩下一般具有稳定的渐进破坏模式，通过其塑性屈曲来吸收撞击所产生的能量。多孔材料层3则具有较佳的稳定的吸能特性且结构质量轻，可以根据实际需要采用铝蜂窝材料或泡沫铝材料等等；当然，还可以根据实际吸能性能要求，选取其它不同材质和不同类型的多孔材料。在使用时，可以将本发明的多孔材料填充双层管放置在汽车的前后部、或航天器着陆腿等缓冲耐撞区；工作时外层薄壁管1、内层薄壁管2以及多孔材料层3受到轴向压缩，通过自身的屈曲、压溃变形及其薄壁管与多孔材料层之间的相互作用等方式来吸收能量，缓解碰撞时的冲击载荷。如图7和图8所示，通过对比可知，整个多孔材料填充双层管会在碰撞后，根据所受到的轴向压缩力，产生不同位移的变形。

参见图1和图6，本实施例中，外层薄壁管1和内层薄壁管2的截面形状相同，均采用正六边形；其中?1和t1分别是外层薄壁管1的外接圆直径和壁厚，?2和t2分别是内层薄壁管2的外接圆直径和壁厚，外层薄壁管1和内层薄壁管2的方位保持一致，具体的尺寸根据实际情况的不同而变化。

当然也可以根据实际的安装需要和吸能性能要求，选择如图2所示的三角形截面、或如图3所示的正方形截面、或如图4所示的正五边形截面、或如图5所示的圆形截面、或其他形式的任意多边形截面。