[发明专利]一种薄壁筒形结构

说明书

本发明公开了一种薄壁筒形结构，该薄壁筒形结构包括至少两层纤维单层，每层纤维单层由至少一种纤维结合基体制成，且不同纤维的体积分数不同；各纤维单层依次堆叠，相邻两层纤维单层固定连接。本发明的薄壁筒形结构具有较好的力学性能，不易发生振动扭曲。

技术领域

本发明属于材料与结构技术领域，特别涉及一种薄壁筒形结构。

背景技术

由于结构简单、受力合理、材料用量省、易加工等特点，薄壁圆筒广泛应用于生活乃至工程领域，薄壁圆筒虽然具有众多优点，但是存在容易发生振动扭曲的缺陷。针对该缺陷，现有提高薄壁圆筒抗振动性能的方法有两种：一种是增加薄壁圆筒的壁厚，但是增加壁厚必然会增加整体的重量，因此这种情况在某些领域是不可行的，例如航空航天领域；另一种是在薄壁圆筒中使用桁条结构，虽然在一定程度上可以提高其抗振动性能，但是桁条结构加工复杂，并且还会增加薄壁圆筒的布置空间。

传统的纤维复合材料制件采用单种纤维铺设形成纤维织物的方式制成，但该纤维复合材料制件在承受面内压缩和剪切作用时，容易发生振动扭曲变形。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种薄壁筒形结构，以解决上述问题或者至少部分地解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提出一种薄壁筒形结构，所述薄壁筒形结构包括至少两层纤维单层，每层纤维单层由至少一种纤维结合基体制成，且不同纤维的体积分数不同；各纤维单层依次堆叠，相邻两层所述纤维单层固定连接。

进一步地，各所述纤维单层均由一种纤维制成，所述薄壁筒形结构由至少两层不同的所述纤维单层交替堆叠而成。

进一步地，各所述纤维单层均由至少两种纤维交错排列制成，所述薄壁筒形结构由至少两层相同的所述纤维单层错位堆叠而成。

进一步地，各所述纤维单层均由至少两种纤维交错排列制成，所述薄壁筒形结构由至少两层不同的所述纤维单层交替堆叠而成。

进一步地，各所述纤维单层中，不同纤维按照不同预设角度铺设。

进一步地，相邻两层所述纤维单层通过缝合线固定连接。

进一步地，相邻两层所述纤维单层通过粘合剂固定连接。

进一步地，所述基体为环氧树脂基体。

进一步地，所述纤维包括碳纤维、氧化铝纤维、玻璃纤维和碳化硅纤维。

本发明的优点及有益效果是：

本发明的薄壁筒形结构，包括至少两层纤维单层，每层纤维单层由至少一种纤维结合基体制成，且不同纤维的体积分数不同，这样薄壁筒形结构所使用纤维不少于两种，使薄壁筒形结构具有较好的力学性能，不易发生振动扭曲；并且，各纤维单层依次堆叠，相邻两层纤维单层固定连接，使薄壁筒形结构的抗振能力得到最大限度优化，从而使其在工程领域更好的实现轻量化设计。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明的一个实施例中薄壁筒形结构的立体结构图；

图2为本发明的一个实施例中纤维单层堆叠结构示意图；

图3为本发明的一个实施例中薄壁筒形结构的径向截面图；

图4为本发明的一个实施例中层间混杂的薄壁筒形结构的局部截面图；

图5为本发明的一个实施例中交叉混杂的薄壁筒形结构的局部截面图；