[发明专利]加强面板

说明书

技术领域

本发明涉及一种加强面板，该加强面板包括复合蒙皮；以及多个粘 接到该复合蒙皮的桁条。本发明还涉及屈曲(buckling)该加强面板的方 法。

背景技术

尽管复合材料在一些特殊领域具有较高的性能，如重量、耐久性和 全寿命成本，但在主要结构中并没有被广泛接受。这主要是由于对于 失效机理和它们损坏时的性态(behaviours)缺乏了理解而导致的。与表 现所有新设计方案特征的轻量化原则相比，对于知识和技巧的普遍缺乏 经常会导致过大尺寸的结构。

屈曲仍旧是加强面板设计中最有争议的问题之一。已知的是复合加 强面板在没有任何失效的情况下能够承载比屈曲载荷更高的面内载荷。 不幸的是，模拟与结构失效的破坏程度相关的性态的测试复杂而又昂贵， 从而使得从残骸中获取失效机理非常复杂。

对于金属机身，应力的释放和再分配本质上是通过局部塑性变形来 提供的，失效则是由于蒙皮屈服或局部/全局桁条屈曲而发生的。复合材 料很少出现局部塑化，因此这种释放应力的方法基本上不可行。

发明内容

本发明的第一方面提供一种加强面板，所述加强面板包括：

复合蒙皮；

粘接到所述复合蒙皮的多个桁条；和

一个或多个应变致动器，每个致动器定位于相邻的一对桁条之间并 且被构造成向所述蒙皮施加局部应变，所述局部应变导致所述蒙皮的屈 曲。

本发明的第二方面提供一种屈曲加强面板的方法，所述加强面板包 括复合蒙皮和粘接到所述蒙皮的多个桁条，所述方法包括：

在所述蒙皮的平面内向所述面板施加载荷；和

当所述载荷超出预定阀值时通过一个或多个应变致动器向相邻的一 对桁条之间的所述蒙皮施加局部应变。

本发明认识到类似于由金属结构的局部塑性变形所导致的张力释放 可以通过在所述蒙皮中及早引起屈曲而在复合结构中实现。

在所述蒙皮的平面内施加的所述载荷可以是压缩载荷、剪切载荷、 或者是两者的结合。

在一个实施方式中，每个应变致动器通过在两个稳定状态之间改变 它的形状而施加所述局部应变。在这种情况下，每个应变致动器可以不 需要控制系统而自动地改变它的几何形状。在其他实施方式中，设置控 制系统来监测所述蒙皮的应变，并且当所监测的应变超出预定阀值时驱 动所述应变致动器。在这种情况下，所述应变致动器例如可以是压电器 件。利用控制系统进行主动控制和监测可以增加工作载荷的范围并且可 以提供关于实际结构构造、性态和完整性的信息。

专用应变计的阵列可以提供控制系统所必需的输入。然而，更优选 地，致动器来提供所需的感测输入，即，每个致动器被构造为感测所述 蒙皮的应变并生成由所述控制系统监测的感测信号。由于每个致动器能 够通过共用的双向控制线将感测信号传送到所述控制系统并从所述控制 系统接收驱动信号，从而减少了所需的控制线的数量。

所述桁条和蒙皮可以通过粘合剂、通过共同固化或者任何其他适合 的粘接方法而粘接到一起。

所述应变致动器可以至少部分地嵌入所述蒙皮。这样就可以不需 要粘合剂来将所述应变致动器粘接到所述蒙皮。

在这里所描述的实施方式中，所述蒙皮由复合材料形成，所述复合 材料包括用环氧树脂浸渍的多个单轴碳纤维。然而，所述蒙皮可以由任 意的复合材料形成，例如包括玻璃增强纤维金属层板(GLARE)。

附图说明

现在将参照附图来描述本发明的具体实施方式，其中：

图1是根据本发明的实施方式的加强面板的平面视图；

图2是沿图1中线A-A截取的剖视图；

图3是部分面板的放大剖视图；

图4是一个致动器的放大视图；

图5示出了电子控制系统；

图6示出了部分嵌入的致动器；

图7示出了完全嵌入的致动器；

图8是通过承载控制线的纤维的剖视图；

图9是采用多稳态致动器的加强面板的平面视图；和

图10是典型界面变量与载荷的关系的曲线图。

具体实施方式