[发明专利]一种轻质波纹夹芯型复合材料承力筒

说明书

本发明公开了一种轻质波纹夹芯型复合材料筒形承力结构，包括外面板、内面板和波纹夹芯，所述外面板与所述内面板通过波纹夹芯连接在一起形成筒形承力结构主体，所述筒形承力结构主体的上段呈直筒形，筒形承力结构主体的下段呈锥筒形，所述波纹夹芯通过多个波纹单元组成，所述波纹单元的数量为60个且呈圆周均布，相邻所述波纹单元侧边边缘胶粘连接在一起。本结构可以提高空间利用率，结构简单整齐对称，减重效果明显，比强度和比刚度高，也能保证承力结构的力学特性，具有承载力高，自稳定性高，抗屈曲能力强的特点，空间相对开放构型有利于结构的多功能设计，也便于检测和维护，波纹夹芯结构对损伤不敏感，耐损伤程度大，可靠性高。

技术领域

本发明涉及筒形承力结构技术领域，尤其涉及一种轻质波纹夹芯型复合材料筒形承力结构。

背景技术

筒形承力结构因其稳定性好、可靠性高、抗剪能力强等特点，被广泛应用于航天器舱段、仓储罐、特种设备保护壳体等主承力结构。

筒形承力结构主要由上下面板和中间芯材组成，目前上下面板和芯材一般采用普通低碳钢、高强度钢和铝合金等金属材料，很少涉及其他材料。在结构设计方面，现有筒形承力结构大多采用波纹壳、面板加筋、蜂窝蒙皮等结构，呈现多余繁琐的结构，除此之外连接件、补强件相对较多，这样一旦增加了结构的重量，就降低了承力结构的使用性能和可靠性。尤其在航天器舱段、特种设备保护壳体等承力结构的设计，不仅要保证结构强度，而且追求轻质化。

发明内容

本发明的目的是提供一种轻质波纹夹芯型复合材料筒形承力结构，解决一方面减轻主承力结构的重量，一方面提高主承力结构承载能力的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明一种轻质波纹夹芯型复合材料筒形承力结构，包括外面板、内面板和波纹夹芯，所述外面板与所述内面板通过波纹夹芯连接在一起形成筒形承力结构主体，所述筒形承力结构主体的上段呈直筒形，筒形承力结构主体的下段呈锥筒形，所述波纹夹芯通过多个波纹单元组成。

进一步的，所述波纹单元的数量为60个且呈圆周均布，相邻所述的波纹单元侧边边缘胶粘连接在一起。

进一步的，所述波纹单元的截面为等腰三角形，包括连接在一起的直段和倾斜段两部分，所述直段和倾斜段的倾角为20°。

进一步的，所述筒形承力结构主体的直筒形上段沿轴向等距分布三圈通孔，每圈通孔沿径向圆周均布有12个，所述通孔共有36个。

进一步的，所述通孔处预埋有金属套筒，所述金属套筒的两端连接在所述内面板与外面板，且所述金属套筒两端设置为弧面。

进一步的，所述波纹夹芯开设通孔的圆周上设置有加强填充块，所述加强填充块包括外填充块和内填充块，所述加强填充块采用硬质泡沫块，所述外填充块放置在所述波纹单元的两边边缘胶粘形成的夹角槽处，所述内填充块放置在波纹单元的V形槽处，每圈一侧各有60个，三圈两侧共360个。

进一步的，所述内面板和外面板的厚度相同，并且与波纹夹芯胶粘连接在一起。

进一步的，所述波纹夹芯由碳纤维复合材料制作并通过模具热压一体成型，所述外面板、内面板均采用碳纤维复合材料制成。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果：