CN104589731B - 四棱锥树脂基点阵夹芯泡沫复合材料平板及制造方法 - Google Patents
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Abstract
四棱锥树脂基点阵夹芯泡沫复合材料平板及制造方法，本发明涉及四棱锥树脂基点阵夹芯泡沫复合材料平板及制造方法，本发明为了解决现有技术中对泡沫夹心复合材料增韧效果，未缝纫的泡沫夹芯材料易分层，泡沫芯夹层结构的刚度弱和强度差，且泡沫和面板之间易产生缺陷。Z向增强泡沫芯夹层复合材料，增加了泡沫盒面板的连接，但其抗剪性能较差，成本高的问题，所述平板包括上面板、下面板、点阵芯子和泡沫材料板，所述上面板、下面板和泡沫材料板均为长方形板，泡沫材料板水平设置，点阵芯子插装在泡沫材料板上，且上面板铺设在泡沫材料板的上端面上，下面板铺设在泡沫材料板的下端面上，本发明属于工程材料制备、结构设计领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种树脂基点阵夹芯泡沫复合材料平板及其制备工艺，具体涉及四棱锥树脂基点阵夹芯泡沫复合材料平板及制造方法。
背景技术
点阵材料是模拟分子点阵构型制造出的一种有序超轻多孔材料。点阵材料是由结点和结点间连接杆件单元组成的周期结构材料。它的特点是其细观构型为三维网架体系，点阵夹芯泡沫是在网架中的空隙填充泡沫，这样的设计提高了比刚度和比强度，增强了吸能性。点阵材料在同等重量下比无序微结构金属泡沫具有更好的力学性能。同时，点阵材料网架间的空隙能够执行储油、配置电池等功能化要求；点阵材料的多孔特点满足了进行对流换热以达到温度控制的要求；网架独特的伸展性能使得其促动、制动和阻尼振动的研究有很大的发展空间，未缝纫的泡沫夹芯材料易分层，泡沫芯夹层结构的刚度弱和强度差。
为了增加泡沫芯夹层结构的刚度和强度,近年来国外学者提出了一些对复合材料夹层结构进行Z向增强的概念和技术，并结合低成本成形新工艺，使复合材料夹层结构的力学性能和损伤容限有了显著的提高，为复合材料夹层结构在飞机主承力结构上的应用创造了条件。Z向增强泡沫芯夹层复合材料是一种新型轻质夹层结构材料，包含缝纫增强、Z-pin增强和X状碳纤维销钉(简称X-Cor)增强技术等。Z向增强泡沫芯夹层复合材料，增加了泡沫盒面板的连接，但其抗剪性能较差，成本高，2001年美国Utah大学的Larry E.Stanley等人在NASA的支持下提出的新概念缝纫增强泡沫芯夹层复合材料，该结构是由上下2层碳纤维复合材料层压板和中间的硬质泡沫芯材构成，Z向用高强度Kevlar缝线缝纫，从而增强了泡沫芯材和面板的连接，因此其强度和刚度都要比未缝纫泡沫芯夹层复合材料优越，能有效改善夹层板的层间性能。
发明内容
本发明为了解决现有技术中对泡沫夹心复合材料增韧效果，未缝纫的泡沫夹芯材料易分层，泡沫芯夹层结构的刚度弱和强度差，且泡沫和面板之间易产生缺陷。Z向增强泡沫芯夹层复合材料，增加了泡沫盒面板的连接，但其抗剪性能较差，成本高的问题，进而提供四棱锥树脂基点阵夹芯泡沫复合材料平板及制造方法。
本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：所述平板包括上面板、下面板、点阵芯子和泡沫材料板，所述上面板、下面板和泡沫材料板均为长方形板，泡沫材料板水平设置，点阵芯子插装在泡沫材料板上，且上面板铺设在泡沫材料板的上端面上，下面板铺设在泡沫材料板的下端面上。
四棱锥树脂基点阵夹芯泡沫复合材料平板及制造方法，所述方法是按照以下步骤实现的：步骤一：预制带孔泡沫：制备长方体泡沫,长方体泡沫的长为100mm，长方体泡沫的宽为100mm，长方体泡沫的高为15mm，在长方体泡沫上由左向右依次加工与四棱锥胞元对应的通孔，完成带孔泡沫的加工；
步骤二：第一次铺层：在预制带孔泡沫体上端面和下端面分别铺设树脂基符合材料层；
步骤三：树脂基纤维束插装：将四棱锥胞元由左向右依次并排安装在泡沫材料板上；
步骤四：第二次铺层：在第一次铺设的树脂基复合材料层的上端面再次铺设上面板，在第一次铺设的树脂基复合材料层的下端面再次铺设下面板，在135摄氏度0.1兆帕加压条件下进行固化3小时。
本发明的有益效果是：本发明采用树脂基纤维束穿插工艺制备出四棱锥构型树脂基点阵夹芯泡沫复合材料平板，加工简单方便，成本低廉，容易实现。由于四棱锥构型树脂基点阵夹芯泡沫复合材料平板具有较大的比刚度和比强度，提高了材料的承载效率，同时，它也具有良好的降低噪音、屏蔽电磁辐射、抗冲击和碰撞的吸能能力。
附图说明
图1是本发明的四棱锥构型树脂基点阵无夹芯泡沫复合材料平板示意图，图2是本发明的点阵芯子上多个四棱锥胞元4每个树脂基纤维束杆5上相对位置的树脂基纤维束杆5形成平面的示意图，虚线为相对位置的树脂基纤维束杆5形成平面的直线，图3是本发明的带孔泡沫的示意图，图4是本发明的树脂基纤维束杆5安装在泡沫材料板7的示意图，箭头方向为树脂基纤维束杆5的安装方向和安装顺序图，图5是图1中A处放大图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1-图4说明本实施方式，四棱锥树脂基点阵夹芯泡沫复合材料平板及制造方法，所述平板包括上面板1、下面板2、点阵芯子3和泡沫材料板7，所述上面板1、下面板2和泡沫材料板7均为长方形板，泡沫材料板7水平设置，点阵芯子3插装在泡沫材料板7上，且上面板1铺设在泡沫材料板7的上端面上，下面板2铺设在泡沫材料板7的下端面上。
具体实施方式二：结合图1和图2说明本实施方式，四棱锥树脂基点阵夹芯泡沫复合材料平板及制造方法，所述点阵芯子3是由多个四棱锥胞元4水平并排排列组成。
具体实施方式三：结合图1和图2说明本实施方式，四棱锥树脂基点阵夹芯泡沫复合材料平板及制造方法，四棱锥胞元4包括四个树脂基纤维束杆5，四个树脂基纤维束杆5的顶端相较于一点，四个树脂基纤维束杆5的底端位于同一水平面上，且四个树脂基纤维束杆5的底端所在同一水平面构成长方形。
本实施方式中树脂基纤维为玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维或者芳纶等纤维增强体中的一种或几种材料组成。
具体实施方式四：结合图1和图2说明本实施方式，四棱锥树脂基点阵夹芯泡沫复合材料平板及制造方法，所述泡沫材料板7上加工有多个与四棱锥胞元4上每个树脂基纤维束杆5对应的通孔6，且每个通孔6内设有一个树脂基纤维束杆5，其它与实施方式一相同。
具体实施方式五：结合图1和图2说明本实施方式，四棱锥树脂基点阵夹芯泡沫复合材料平板及制造方法，所述上面板1是由树脂基复合材料制成的上面板1，下面板2是由树脂基复合材料制成的下面板2，其它与实施方式一相同。
具体实施方式六：结合图1-图4说明本实施方式，四棱锥树脂基点阵夹芯泡沫复合材料平板及制造方法，所述每个树脂基纤维束杆5的中心线与位于四个树脂基纤维束杆5的底端构成长方形所在的水平面所成的角度范围为30°～50°或50°～80°，当每个树脂基纤维束杆5的中心线与位于四个树脂基纤维束杆5的底端构成长方形所在的水平面所成的角度为50°时四棱锥构型树脂基点阵夹芯泡沫复合材料平板的比刚度和比强度达到最佳，材料的承载效率达到最高效果，其它与实施方式一相同。
具体实施方式七：结合图1-图4说明本实施方式，四棱锥树脂基点阵夹芯泡沫复合材料平板及制造方法，采用具体实施方式一、二、三、四、五或六
步骤一：预制带孔泡沫：制备长方体泡沫,长方体泡沫的长为100mm，长方体泡沫的宽为100mm，长方体泡沫的高为15mm，在长方体泡沫上由左向右依次加工与四棱锥胞元4对应的通孔6，完成带孔泡沫的加工；
步骤二：第一次铺层：在预制带孔泡沫体上端面和下端面分别铺设树脂基符合材料层8；
步骤三：树脂基纤维束插装：将四棱锥胞元4由左向右依次并排安装在泡沫材料板7上；
步骤四：第二次铺层：在第一次铺设的树脂基复合材料层的上端面再次铺设上面板1，在第一次铺设的树脂基复合材料层的下端面再次铺设下面板2，在135摄氏度0.1兆帕加压条件下进行固化3小时。
具体实施方式八：结合图1-图4说明本实施方式，四棱锥树脂基点阵夹芯泡沫复合材料平板及制造方法，步骤五：由步骤三中所述，在带孔泡沫左侧安装四棱锥胞元4的四个通孔6内，将第一个树脂基纤维束杆5穿过铺设在带孔泡沫顶端的树脂基复合材料层8并插装在位于左侧的通孔6中，并将第一个树脂基纤维束杆5穿过位于带孔泡沫底端的树脂基复合材料层8，将第二个树脂基纤维束杆5穿过带孔泡沫底端的树脂基复合材料层8穿过位于同一个四棱锥胞元4右侧的通孔6，并穿过位于顶端的树脂基复合材料层8形成三角形回路，然后将第三个树脂基纤维束杆5穿过铺设在带孔泡沫顶端的树脂基复合材料层8并插装在位于同一个四棱锥胞元4左侧的另一个通孔6中，将第三个树脂基纤维束杆5穿过位于带孔泡沫底端的树脂基复合材料层8，将第四个树脂基纤维束杆5穿过带孔泡沫底端的树脂基复合材料层8穿过位于同一个四棱锥胞元4右侧的另一个通孔6，并穿过位于顶端的树脂基复合材料层8；
步骤六：根据步骤五所述将多个四棱锥胞元4由左向右依次插装在泡沫材料板7上完成点阵芯子3插装，其它与实施方式七相同。
Claims (2)
1.一种四棱锥树脂基点阵夹芯泡沫复合材料平板的制造方法，其特征在于：所述四棱锥树脂基点阵夹芯泡沫复合材料平板包括上面板(1)、下面板(2)、点阵芯子(3)和泡沫材料板(7)，所述上面板(1)、下面板(2)和泡沫材料板(7)均为长方形板，泡沫材料板(7)水平设置，点阵芯子(3)插装在泡沫材料板(7)上，且上面板(1)铺设在泡沫材料板(7)的上端面上，下面板(2)铺设在泡沫材料板(7)的下端面上，所述点阵芯子(3)是由多个四棱锥胞元(4)水平并排排列组成，所述四棱锥胞元(4)包括四个树脂基纤维束杆(5)，四个树脂基纤维束杆(5)的顶端相交于一点，四个树脂基纤维束杆(5)的底端位于同一水平面上，且四个树脂基纤维束杆(5)的底端所在同一水平面构成长方形，所述每个树脂基纤维束杆(5)的中心线与位于四个树脂基纤维束杆(5)的底端构成长方形所在的水平面所成的角度范围为30°～50°或50°～80°；
所述方法是按照以下步骤实现的：
步骤一：预制带孔泡沫：制备长方体泡沫,长方体泡沫的长为100mm，长方体泡沫的宽为100mm，长方体泡沫的高为15mm，在长方体泡沫上由左向右依次加工与四棱锥胞元(4)对应的通孔(6)，完成带孔泡沫的加工；
步骤二：第一次铺层：在预制带孔泡沫上端面和下端面分别铺设树脂基复合材料层(8)；
步骤三：树脂基纤维束插装：将四棱锥胞元(4)由左向右依次并排安装在泡沫材料板(7)上；
步骤四：第二次铺层：在第一次铺设的树脂基复合材料层的上端面再次铺设上面板(1)，在第一次铺设的树脂基复合材料层的下端面再次铺设下面板(2)，在135摄氏度0.1兆帕加压条件下进行固化3小时。
2.根据权利要求1所述四棱锥树脂基点阵夹芯泡沫复合材料平板的制造方法，其特征在于：所述方法是按照以下步骤实现的：
步骤五：在预制带孔泡沫左侧安装四棱锥胞元(4)的四个通孔(6)内，将第一个树脂基纤维束杆(5)穿过铺设在预制带孔泡沫顶端的树脂基复合材料层(8)并插装在位于左侧的通孔(6)中，并将第一个树脂基纤维束杆(5)穿过位于预制带孔泡沫底端的树脂基复合材料层(8)，将第二个树脂基纤维束杆(5)穿过预制带孔泡沫底端的树脂基复合材料层(8)穿过位于同一个四棱锥胞元(4)右侧的通孔(6)，并穿过位于顶端的树脂基复合材料层(8)形成三角形回路，然后将第三个树脂基纤维束杆(5)穿过铺设在预制带孔泡沫顶端的树脂基复合材料层(8)并插装在位于同一个四棱锥胞元(4)左侧的另一个通孔(6)中，将第三个树脂基纤维束杆(5)穿过位于预制带孔泡沫底端的树脂基复合材料层(8)，将第四个树脂基纤维束杆(5)穿过预制带孔泡沫底端的树脂基复合材料层(8)穿过位于同一个四棱锥胞元(4)右侧的另一个通孔(6)，并穿过位于顶端的树脂基复合材料层(8)；
步骤六：将多个四棱锥胞元(4)由左向右依次插装在泡沫材料板(7)上完成点阵芯子(3)插装。
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- 2015-01-09 CN CN201510012321.8A patent/CN104589731B/zh active Active
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| CN104589731A (zh) | 2015-05-06 |
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| GR01 | Patent grant |