[实用新型]一种杆件与面板新型连接的复合材料点阵结构

说明书

本实用新型涉及复合材料制备技术，尤其涉及一种杆件与面板新型连接的复合材料点阵结构。

复合材料点阵结构因其轻质、高强、耐腐蚀且抗震优良而被广泛应用在航空航天和航海舰艇领域。由于单层面板结构承力不够，因此发展出上面板和下面板的双层面板结构，这就需要解决双层面板之间的结点连接方式问题。目前，人们对复合材料点阵结构进行了很多研究，提出了一些新型结点连接方式。清华大学范华林等人采用纤维穿插编制工艺制备了碳纤维复合材料点阵夹芯结构，结点连接方式是机械连接，该制备工艺制成的杆件易发生弯曲，版面有初始损伤，不能进行大尺寸结构的制备。弗吉尼亚大学Wadley课题组采用杆件组装工艺制备出金字塔复合材料点阵结构，结点连接方式是嵌锁连接，该制备工艺制成的结点易发生脱胶破坏，面板易发生分层破坏。哈尔滨工业大学吴林志课题组采用一次、二次和树脂传递模塑成型（Resin Transfer Molding）RTM技术制备出金字塔符合材料点阵结构，结点连接方式是胶接和整体成型连接，一次、二次成型工艺制备成的芯子与上和下面板的连接相对薄弱，RTM工艺制成的结点因面芯接触面积小而易发生断裂，杆件易发生屈曲开裂。因此，现有的复合材料点阵结构因结点强度不足而发生破坏，且制备工艺复杂，限制了复合材料点阵结构的广泛应用和发展。

为了解决现有的结点连接方式的承载力不足且制备工艺复杂的缺点，本实用新型提供一种采用新的杆件与面板的连接方式的复合材料点阵结构。

本实用新型的目的在于提供一种杆件与面板新型连接的复合材料点阵结构。

本实用新型的复合材料点阵结构包括：上面板、下面板、压杆及拉丝；其中，上面板和下面板为内表面相对的两面板；在上和下面板的内表面的相对应的位置设置有压杆槽，压杆的两端分别插入上和下面板的相对应的压杆槽中支撑上和下面板；上和下面板还设置有打通面板的拉丝孔，拉丝从拉丝孔编织穿过面板，将相对的上和下两面板牵拉固定。

本实用新型的上面板和下面板分别包括依次紧密粘结的蒙皮板、加厚板和模具板，两面板的模具板相对。模具板作为图画纸，用以标记压杆槽的位置；加厚板增加面板的强度；蒙皮板用以顶住压杆。面板为三层粘结而成的层合板，结构更加稳定，承载力高。

本实用新型的接头包括压杆和拉丝。打通面板的模具板和加厚板至蒙皮板的内表面，形成压杆槽，压杆插入压杆槽支撑上和下面板，上和下面板的蒙皮板分别顶住压杆的两端，从而支撑上和下面板，抵抗复合材料点阵结构所受到的压力的作用。根据受力的大小和性质选取合适的压杆和拉丝，发挥了压杆与拉丝的力学性能，并且在结点处实现自平衡，结构受力更加合理；压杆通过压杆槽嵌入面板中，灌胶固定，所以压杆的强度很大。压杆与蒙皮板接触的端面按照角度切割到相应角度，以使压杆与蒙皮板正好贴合。为了防止压杆在受力情况下顶坏蒙皮板，可以在蒙皮板与加厚板之间铺设一层玻璃纤维，以提高局部抗剪能力。

本实用新型的面板上设置有打通面板的拉丝孔，拉丝从一个面板的拉丝孔穿出面板，经蒙皮板的外表面穿绕至相邻的拉丝孔穿入面板，并牵拉至相对的面板，再从此面板的拉丝孔穿出面板，如此往复编织，将相对的上和下面板牵拉固定，抵抗复合材料点阵结构所受到的拉力的作用。拉丝孔内填满胶体，高温固化。拉丝是机械接头，拉丝承力的强度很大。根据受力的大小和性质选取合适的压杆和拉丝，发挥了压杆与拉丝的力学性能，并且在结点处实现自平衡，结构受力更加合理。

进一步，本实用新型的面板设置有铆钉，铆钉贯穿面板，从而加强层间强度，抗剥离能力更强。

进一步，在每个压杆槽的两端分别设置有拉丝孔，压杆槽的中心位于拉丝孔的中心连线上。拉丝从一个面板的压杆槽一端的拉丝孔穿出面板，经蒙皮板的外表面穿绕至压杆槽另一端的拉丝孔穿入面板，从而拉丝将压杆兜住，进一步加强复合材料点阵结构抵抗外力的作用。

进一步，在每个压杆槽的两端分别设置有拉丝孔，压杆槽的中心位于拉丝孔的中心连线上。拉丝从一个面板的压杆槽一端的拉丝孔穿出面板，经蒙皮板的外表面穿绕至压杆槽另一端的拉丝孔穿入面板，从而拉丝将压杆兜住，进一步加强复合材料点阵结构抵抗外力的作用。