[发明专利]双曲点阵夹层结构及其制备方法

说明书

本公开实施例体提供一种双曲点阵夹层结构及其制备方法，所述双曲点阵夹层结构包括：第一曲面板、第二曲面板、多个弧形芯架和多个波浪形弧形杆件；所述弧形芯架包括多个星角，相邻两个星角的对应顶角的同侧设置有第一连接卡槽，所述波浪形弧形杆件包括多个波浪角，相邻两个波浪角的对应顶角设置有与所述第一连接卡槽对应的第二连接卡槽；所述弧形芯架沿径向设置在所述第一曲面板上，所述波浪形弧形杆件沿与所述弧形芯架正交方向设置在所述第一面板上，所述弧形芯架和所述波浪形弧形杆件通过所述第一连接卡槽和所述第二连接卡槽连接固定；所述第二曲面板设置在所述弧形芯架和所述波浪形弧形杆件上。

技术领域

本公开的实施例一般涉及曲面夹层结构制作领域，特别是涉及一种双曲点阵夹层结构及其制备方法。

背景技术

由于夹层结构具有更高的比刚度和比强度特性，相比于单层薄壳结构更不易失稳。因此夹层结构作为主体结构在卫星承力筒、火箭支承舱、深海潜艇耐压舱和热防护等领域具有广泛的应用前景。

目前三维点阵夹层结构多以平板构型为研究对象，未全面开始具有更广泛运用场景的曲面夹层壳结构的研究和制备。现有研究中对曲面夹层壳结构的设计制备主要采用复合材料，还未大范围的采用金属材料制备来制备复杂曲面点阵夹层结构。因为复合材料点阵与面板之间多用树脂或胶粘接，结构使用范围因温度条件受到了限制。如在航空航天运用背景下，结构需要承受复杂的热载荷条件，在此领域中金属材料则具备更高的使用温度，有不可替代的作用。

目前金属点阵夹层壳的设计制备方式主要通过增材制造手段，结构尺寸受到了很大的限制，制备成本高，可能额外附加的点阵支撑结构不符合轻量化应用需求。对于未来高速飞行器壳体结构，发展新型金属点阵夹层壳的制备与设计，是点阵结构真正冲破概念化阶段，投入实际运用发展的重要需求。

发明内容

在本公开的第一方面，提供一种双曲点阵夹层结构，包括：

第一曲面板、第二曲面板、多个弧形芯架和多个波浪形弧形杆件；

所述弧形芯架包括多个星角，相邻两个星角的对应顶角的同侧设置有第一连接卡槽，所述波浪形弧形杆件包括多个波浪角，相邻两个波浪角的对应顶角设置有与所述第一连接卡槽对应的第二连接卡槽；

所述弧形芯架沿径向设置在所述第一曲面板上，所述波浪形弧形杆件沿与所述弧形芯架正交方向设置在所述第一面板上，所述弧形芯架和所述波浪形弧形杆件通过所述第一连接卡槽和所述第二连接卡槽连接固定；

所述第二曲面板设置在所述弧形芯架和所述波浪形弧形杆件上。

在本公开的第二方面，提供一种双曲点阵夹层结构的制备方法，包括：

按待装配的曲面形状和尺寸，在平面板材上裁剪出具备多个对称星角的弧形芯架，和与所述弧形芯架上星角形状正交对应的具有多个波浪角的浪形弧形杆件，相邻两个星角的对应顶角的同侧设置有第一连接卡槽，相邻两个波浪角的对应顶角设置有与所述第一连接卡槽对应的第二连接卡槽；

制备稳定摆放弧形芯架的装配模具，将所有弧形芯架以所述波浪形弧形杆件上的波浪角的间隔距离为标准摆放在装配模具上，将所述波浪形弧形杆件分别卡在所述弧形芯架上的第一连接卡槽内，使所有的弧形芯架连接在一起；

将装配好的芯层结构与所述第一曲面板以及所述第二曲面板贴合，连接位置填涂钎焊涂料，放入真空钎焊炉一体化焊接，完成双曲点阵夹层结构的制备。

在一些实施例中，所述双曲点阵夹层结构的形状为双曲曲面、双曲拱面和双曲椭圆面中的其中之一。

在一些实施例中，所述裁剪方式为激光切割、线切割或水切割。

在一些实施例中，所述弧形芯架和所述波浪形弧形杆件的截面形状相同且尺寸一致。