[发明专利]一种基于功能梯度薄壁管的绑扎桥

说明书

本发明涉及一种基于功能梯度薄壁管的绑扎桥，所述的绑扎桥包括多种绑扎支撑件，所述的绑扎支撑件采用功能梯度薄壁管，所述的功能梯度薄壁管包括通过第一板件构成的中空薄壁管本体，薄壁管本体中空区域通过多个第二板件搭建形成多胞元区；所述的第一板件和第二板件厚度由薄壁管的自由端向固定端呈函数关系递增；所述的第一板件和第二板件沿其纵向长度方向为连续结构，且第一板件和第二板件长度相同。与现有技术相比，本发明实现绑扎桥结构轻量的同时，保证了绑扎桥的稳固可靠性。

技术领域

本发明涉及一种绑扎桥，尤其是涉及一种基于功能梯度薄壁管的绑扎桥。

背景技术

目前，绑扎桥结构设计普遍存在这严重的过设计现象，船东和船厂的反映是结构的质量过大，耗材严重，成本比较高，虽然采用一定的优化设计方法，但效果仍不理想。现有的设计方案中，为了降低结构的振动响应而增加结构的重量，轻量化过程中为了追求节约成本，而降低结构的重量，同时又导致结构的振动响应超标。为改善这种相互矛盾的问题，部分设计人员提出采用分段设计和制造的方案，即绑扎立柱和剪力墙结构采用不同厚度的设计模块，主要是靠近船体结构的部分采用相对较厚的板进行设计，上端采用相对较薄的板设计，然后将不同的部分进行焊接，形成一个整体。这样的设计和制造方案带来的问题是焊缝数量急剧增加，初始的焊接缺陷如果处理不好会较早的产生疲劳破坏，进而降低结构的寿命。焊接过程中的二次热处理会带来应力分布不均和结构变形的问题。整体表现为：

轻量化程度方面：考虑到焊接工艺的要求，不能达到最佳的减重效果，限制了其最大程度地实现轻量化的目标。

机械性能及应用方面：焊缝是通过高温使基材分子重新排列并溶为一体而形成的，导致拼焊板结构在焊缝处沿长度方向上的材料、力学等特性发生跳跃式的变化。结构焊缝在厚度和强度上的突变，致使焊缝处及其附近存在应力集中现象。

美观方面：采用一般的外表涂装措施和技术根本无法彻底掩盖焊缝线的存在，影响美观。

工艺设计方面：对于不等厚钢板，易造成热容差异、热膨胀及热流量的不同而诱发马氏体，致使出现焊缝疲劳强度下降等焊接缺陷，从而引起微裂纹的出现和扩展。

作为具有较高材料利用效率的相对较新的部件，具有不同壁厚的功能梯度厚度(FGT)结构已变得越来越有吸引力。薄壁结构具有重量轻，价格低，强度高，刚度高，可靠性高，载荷承载效率高，能量吸收能力强等优点，已经在汽车、火车、航空航天等领域广泛用。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于功能梯度薄壁管的绑扎桥。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于功能梯度薄壁管的绑扎桥，所述的绑扎桥包括多种绑扎支撑件，所述的绑扎支撑件采用功能梯度薄壁管，所述的功能梯度薄壁管包括通过第一板件构成的中空薄壁管本体，薄壁管本体中空区域通过多个第二板件搭建形成多胞元区；

所述的第一板件和第二板件厚度由薄壁管的自由端向固定端呈函数关系递增；

所述的第一板件和第二板件沿其纵向长度方向为连续结构，且第一板件和第二板件长度相同。

所述的薄壁管本体的中空区域的形状包括圆形、方形和三角形。

第二板件搭建形成的多胞元区的形状包括“十”字型和“米”字型。

第一板件和第二板件厚度呈相同函数关系梯度变化或不同函数关系梯度变化。

所述的第一板件和第二板件厚度递增的函数关系包括线性函数、二次函数和指数函数。

所述的第一板件和第二板件的材质相同或不同。

所述的第一板件沿长度方向的任一横截面的对称中心在同一轴线上。