[发明专利]一种多层级点阵夹芯圆柱

说明书

本发明公开了一种多层级点阵夹芯圆柱，它具有由单级夹芯板制成的圆环肋板（11）和纵肋条（12），圆环肋板（11）上开有连接口，纵肋条（12）具有与圆环肋板（11）的连接口组装的榫接头，圆环肋板（11）与纵肋条（12）从下到上嵌接组装，构成多层级点阵圆柱芯子（1），多层级点阵圆柱芯子（1）外围包裹外蒙皮（3），多层级点阵圆柱芯子（1）内圈贴合内蒙皮（2）。本发明的优点是：既能增加点阵夹芯结构的承载能力和吸能性，又能简化制造工艺，提高生产效率。

技术领域

本发明涉及一种多层级点阵夹芯结构，应用于航空航天、海洋船舶、汽车、轨道交通等技术领域。

背景技术

点阵夹芯结构是由两层较薄的面板和轻质的点阵夹芯组成，具有高比刚度、比强度和可设计强的优点，其高孔隙率的特性也使得结构具有优异的承载能力和吸能特性，这些优异性能使得点阵夹芯结构成为一种极具潜力的吸能材料。点阵夹芯板已在航空、汽车、轨道交通等领域取得了广泛的应用。

点阵夹芯圆柱作为一种典型的点阵夹芯结构，在火箭、卫星等方面取得了广泛应用。目前常见的点阵夹芯圆柱壳按照材料可以分为金属、复合材料和金属/复合材料混合点阵夹芯结构这三种，现有的点阵夹芯圆柱壳在承受轴向载荷作用时会发生整体屈曲、局部屈曲、胞元失效等模式，不利于充分发挥结构性能。尽管相关研究中可以通过构型设计和参数优化使结构达到更好的承载能力和吸能效果，但已有研究表明：相同质量下，多层级点阵夹芯结构相比单级夹芯结构具有更好的承载能力和吸能特性。

“Hierarchical Corrugated Core Sandwich Panel Concepts”（层级波纹夹芯板概念），Kooistra等，Journal of Applied Mechanics（应用力学学报），第74卷， 第259~268页，2007年3月记载了一种铝合金层级波纹夹芯板，首先冲压成型制备波纹芯层并与面板经钎焊制备形成一层级结构，然后在面板开槽后，将上一层级结构插入下一层级结构的槽口制成二层级波纹夹芯板，该文献调研发现：相同质量的二层级点阵夹芯结构相比一层级点阵夹芯结构，抗压强度提高了十倍多。但这种多层级点阵夹芯结构主要是平板结构，尚未有多层级点阵夹芯圆柱结构的相关报道，这限制了多层级点阵夹芯结构的进一步应用，另外，上述的多层级点阵夹芯结构的制备工艺较为复杂，生产成本高，不适合大批量生产，制备大尺寸试件相对困难。

发明内容

针对现有多层级点阵夹芯结构存在的问题，本发明所要解决的技术问题就是提供一种多层级点阵夹芯圆柱，它既能增加点阵夹芯结构的承载能力和吸能性，又能简化制造工艺，提高生产效率。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种多层级点阵夹芯圆柱，它具有由单级夹芯板制成的圆环肋板和纵肋条，圆环肋板上开有连接口，纵肋条具有与圆环肋板的连接口组装的榫接头，圆环肋板与纵肋条从下到上嵌接组装，构成多层级点阵圆柱芯子，多层级点阵圆柱芯子外围包裹外蒙皮，多层级点阵圆柱芯子内圈封贴内蒙皮。

本发明的有益效果：

1. 本发明的多层级点阵圆柱芯子由圆环肋板和纵肋条嵌接组装，能进一步增加点阵夹芯结构的承载能力和吸能性，且根据结构承载/吸能要求，灵活调节纵肋条的排布方式满足不同场合的需求；

2. 本发明的多层级点阵圆柱芯子，工艺简单、提高了生产效率，降低了成本，适合批量化生产。

附图说明

本发明的附图说明如下：

图1为本发明的多层级点阵圆柱芯子的结构图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为本发明的第二种多层级点阵圆柱芯子的结构图；

图4为本发明的第三种多层级点阵圆柱芯子的结构图；。