[发明专利]一种大尺度加劲环拼接式三角形桁架

说明书

本发明公开了一种大尺度加劲环拼接式三角形桁架，涉及复合材料结构技术领域，包括圆环三角形桁架、径向拉杆和毂轴三个组件，圆环三角形桁架组件和毂轴组件通过径向拉杆组件连接；其中：圆环三角形桁架组件由多个节段模块顺序拼接，两端为三角形连接板；径向拉杆组件包括杆体及两端的铰接头和微调接头；毂轴组件包括毂轴主体管及其两端分别顺序连接的梭形接头、端芯轴、毂连接环、承压顶推套管，毂连接环连接微调接头，并通过径向拉杆组件与节段模块的三角形连接板连接。本发明可实现大尺度复合材料结构，加劲可提高桁架整体刚度，提高桁架承受载荷变形能力、稳定性能，可应用于大型航空飞行器结构，如飞艇、无人机等，以及航天空间装配式平台。

技术领域

本发明涉及复合材料结构技术领域，尤其涉及一种大尺度加劲环拼接式三角形桁架。

背景技术

复合材料具有轻质、高强、高刚、耐疲劳等特点，并且具有可设计性和工艺性，广泛应用于航空航天和工业制品领域。在航空领域，复合材料结构比例不断提高，在目前国外先进飞机中已接近40％，已经成为衡量飞机先进性的核心技术指标。在大型卫星平台、空间平台，以及现代飞艇结构中，也采用复合材料桁架结构或组合结构。

Rainer Schütze著“Lightweight carbon fiber rods and truss structures”(MaterialsDesign,1997,18(4/6):231-238)介绍了一种泡沫夹心管复合材料桁架，桁架为三角形、细长构件，采用连接板胶接，节点形式有双K、双+T、单K+T，以及金属节点，组装成三角框架，并应用于Zeppelin NT飞艇结构。

D.K.Darooka、D.W.Jensen著“Advanced space structure concepts and theirdevelopment”(Collection of Technical Papers-AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASCStructures,Structural Dynamics and Materials Conference,v1,p 562-571,2001)发明了一种IsoTruss^TM结构，纵杆连续，螺旋斜杆构成等边三角形，从概念上可以构成非常优异力学性能直线桁架，但是构型非常复杂，需要整体缠绕成型。

Allred and Associates Inc(https://dragonplate.com/company，2019.03.15)研制开发了一种DragonPlate桁架系列产品，由杆件、接头组装，可为三角形、四边形，构型灵活，弦杆一般通长，腹杆胶接接头套筒管，接头常采用螺栓连接，虽然标准化、工业化、装配简单、成本低，但是，存在精度低、刚度小、重量大的不足。

熊波著“三角截面狭长构型复合材料桁架承载性能分析”(哈尔滨工业大学学位论文，2012)研究了3m长、节长0.5m、等边三角形边长0.26m桁架的力学性能，采用三面顺螺旋腹杆、5通和6通相贯节点方案进行分析，但由于其肢管重叠部分多，制作难实现，因此，仅采用DragonPlate节点拼接了1.5m桁架，进行了承载试验研究。

鞠苏著“复合材料桁架弯曲特性与非线性约束优化设计”(国防科学技术大学学位论文，长沙，2011)提出了一类新的全复合材料桁架结构—三角形截面复合材料整体桁架结构，其核心是需要纤维整体缠绕制备，并制备了6m长桁架，进行了承载试验研究，但难以用于大型的环形桁架。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种大尺度加劲环拼接式三角形桁架，解决现有技术存在的精度低、刚度小、重量大、构型复杂、制作困难、难以实现大型化的问题。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何实现大型高刚度的桁架结构。

为实现上述目的，本发明提供了一种大尺度加劲环拼接式三角形桁架，包括圆环三角形桁架组件、径向拉杆组件和毂轴组件，所述圆环三角形桁架组件和所述毂轴组件通过所述径向拉杆组件连接；其中：