[发明专利]一种管状复合结构芯体夹层板及其制备方法

说明书

本发明公开了一种管状复合结构芯体夹层板及其制备方法，从上到下包括上面板、第二层直管组件、斜管、第一层直管组件和下面板，第二层直管组件和第一层直管组件分别由若干直管铺设而成，第二层直管组件的直管沿竖直方向设置，第一层直管组件的直管沿水平方向设置，斜管设置在第二层直管组件和第一层直管组件之间，形成管状复合结构芯体。本发明用正交梯形直管和镶插在正交梯形直管空隙中的平行四边形斜管装配组成抗爆吸能结构芯体，该芯体中四个斜管组成相互支撑的金字塔空心管点阵结构，具有优异的面外压缩性能；另外芯体中的正交梯形直管在夹层结构受面外爆炸载荷作用时，提供稳定的面内剪切抗力，可以有效提高整体结构抗爆抗冲击性能。

【技术领域】

本发明属于超轻多孔金属材料技术领域，具体涉及一种管状复合结构芯体夹层板及其制备方法，特别是一种具抗爆功能的三维点阵芯体夹层结构材料。

【背景技术】

点阵材料因其微结构的特殊性，使其具有优异的力学性能。经过近20年的研究，点阵材料已经在航天、航空、航海及陆上交通运输工具的设计中获得广泛应用。在实际应用中，抗爆性能是衡量点阵芯体夹层结构动态力学性能的重要指标之一。经国内外研究者的系统研究发现，蜂窝芯体点阵夹层结构的抗爆性能优于诸如波纹、金字塔等芯体结构。在吸收爆炸冲击波的过程中，夹层结构通过面板的弯曲、拉伸和破坏，以及芯体结构的压缩和剪切变形来吸收能量。由于爆炸载荷下会发生剪切变形，传统蜂窝芯体与面板连接处的破坏往往成为制约该结构整体力学性能发挥的主要制约因素。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种便于装配连接的具有优异抗爆性能的三维点阵夹层结构。采用梯形直管既可以增大与面板接触面积、提高连接强度，又可以提高夹层结构面内剪切强度。与此同时，采用将平行四边形斜管插入梯形直管空隙中，即可增强芯体结构稳定性，又可提高夹层结构面外压缩强度。

本发明采用以下技术方案：

一种管状复合结构芯体夹层板，从上到下设置有上面板、第二层直管组件、斜管、第一层直管组件和下面板，所述第二层直管组件和第一层直管组件分别由若干直管铺设而成，所述第二层直管组件的直管沿水平方向设置，所述第一层直管组件的直管沿与所述第二层直管组件的直管正交的水平方向设置，所述斜管设置在所述第二层直管组件和第一层直管组件之间，形成所述管状复合结构芯体。

进一步的，所述直管的横截面为等腰梯形，若干所述直管等间距设置。

进一步的，所述斜管的横截面为平行四边形，四个所述斜管组成相互支撑的金字塔空心管点阵结构。

进一步的，所述管状复合结构芯体夹层板由碳钢、不锈钢、纯铝、铝合金或钛合金中的任一种材料制备而成。

一种管状复合结构芯体夹层板制备方法，包括以下步骤：

S1、首先将平整过的板材切割成上面板和下面板；

S2、再分别将梯形管材切割成梯形直管，将平行四边形管材切割成平行四边形斜管；

S3、然后将步骤S1和S2所述上面板、下面板、直管及斜管放入烘干机内烘干备用；

S4、将多个所述直管按设定间距并排组装形成第一层直管组件，且相邻两直管之间呈相互倒立排列方式；

S5、在步骤S4所述第一层直管组件上表面按设定间距正交铺设多个所述直管构成第二层直管组件，且相邻两直管之间呈倒立排列方式；

S6、将步骤S3制备的所述斜管插入步骤S5所述第一层直管组件和第二层直管组件的间隙中，形成紧密排布的管状复合结构芯体；

S7、将步骤S6制备的所述管状复合结构芯体与步骤S3制备的所述上面板和下面板连接制成管状复合芯体夹层板。

进一步的，步骤S1中，所述上面板1和下面板4的厚度不等。