CN108824731A - 一种正余弦连续梁结构芯子相位差排列夹芯板及制备方法 - Google Patents

一种正余弦连续梁结构芯子相位差排列夹芯板及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于夹芯板领域，公开了一种正余弦连续梁结构芯子相位差排列夹芯板及制备方法，包括金属前面板、正弦芯子、余弦芯子和金属后面板；金属前面板和金属后面板平行放置，正弦芯子和余弦芯子处于金属前面板和金属后面板之间。本发明减弱了面板与芯子接触处的应力集中，冲击波在抵达正弦或余弦的波峰或波谷时会沿金属丝分散，可以提高整体结构强度，防止面板因应力集中被击穿，能够起到更好的防护效果。本发明采用梁系结构，具有更好的韧性，拥有很好的减震吸能效果。

Description

一种正余弦连续梁结构芯子相位差排列夹芯板及制备方法
技术领域
本发明属于夹芯板领域，尤其涉及一种正余弦连续梁结构芯子相位差排列夹芯板及制备方法。
背景技术
夹芯板，由两层成型金属面板或其他材料面板和直接在面板中间发泡、熟化成型的高分子隔热内芯组成，便于安装、轻质、高效。填充***使用的也是闭泡分子结构，可以杜绝水汽的凝结。
就芯材来分，夹芯板有六种：聚苯夹芯板即EPS夹芯板；挤塑聚苯乙烯夹芯板即XPS夹芯板；硬质聚氨酯夹芯板即PU夹芯板；三聚酯夹芯板即PIR夹芯板；酚醛夹芯板即PF夹芯板；岩棉夹芯板即RW夹芯板。泡沫金属夹芯板
就面板来分，夹芯板有两种：金属面板与非金属面板。金属面板易加工，可以做成各种形状，但有些场合非金属面板有着金属面板所不及的作用，如耐腐蚀、耐撞击方面等。
夹芯板用于大型工业厂房，仓库，体育馆，超市，医院，冷库，活动房，建筑物加层，洁净车间以及需保温隔热防火的场所。夹芯板外形美观，色泽艳丽，整体效果好，它集承重，保温，防火，防水于一体，且无需二次装修，是一种用途广泛，特别是在对于建筑工地的临时设施如办公室，仓库，围墙等，更体现了现代施工工地的文明施工，尤其在快速安装投入使用方面，在可装可拆、材料的周转复用指数方面，都有明显优势，较大幅度降低建筑工地临时设施费用，将是不可缺少的新型轻质建筑材料。
夹芯板结构具有轻质、高强度、高刚度的特点，同时还有隔热效果好、减震吸能效果佳的特点。在安全防护和军用装甲领域，夹芯板结构多被应用于舰船外装甲、装甲车外装甲等。该种装甲目前多使用金字塔型或蜂窝型点阵结构，该结构虽性能优越，但在上、下面板与芯子接触处易发生应力集中现象，在较高载荷下会对面板造成破坏，使结构失效。因此，如何减弱或消除面板与芯子接触处应力集中现象就显得尤为重要。另外，现有的点阵结构夹芯板多采用杆系结构，在高载荷下易发生杆的结构屈曲，对整体强度有较大影响，因此梁系结构的优势显得尤为巨大。
申请号为201620142423.1的专利公开了一种铝蜂窝夹芯板，由铝合金板压制而成，所述铝蜂窝夹芯板包括若干下凹的蜂窝孔，所有蜂窝孔大小一致、下凹高度一致且均有水平的下底面；所有蜂窝孔规则的等间隔排列，相邻列的蜂窝孔进行结构性加强交错设置。本实用新型对传统铝蜂窝芯进行结构改进，通过简单压制的方式，实现对铝蜂窝夹芯板的加工制作，具备传统铝蜂窝芯的优良性能，同时蜂窝孔的间隔以及水平下底面的设置增大了铝蜂窝夹芯板与面板的粘合面积，粘合力度更大，粘合更紧密，支撑强度也加大。但该结构在与外面版接触处易于出现应力集中，不利于结构的稳定性与安全性。
发明内容
本发明的目的在于公开韧性强，减震吸能效果好，减弱应力集中的一种正余弦连续梁结构芯子相位差排列夹芯板及制备方法。
本发明的目的是这样实现的：
一种正余弦连续梁结构芯子相位差排列夹芯板：包括金属前面板1、正弦芯子2、余弦芯子3和金属后面板4；金属前面板1和金属后面板4平行放置，正弦芯子2和余弦芯子3处于金属前面板1和金属后面板4之间。
金属前面板1和金属后面板4的厚度相等，对应边的长度相等。
正弦芯子2由正弦芯子单体2-1组成，正弦芯子单体2-1是形状符合正弦规律的金属丝，所有正弦芯子单体2-1的长度相同；
余弦芯子3由第一余弦芯子单体3-1和第二余弦芯子单体3-2组成；所有第一余弦芯子单体3-1的长度相等，且等于正弦芯子单体2-1的长度；第二余弦芯子单体3-2的长度与正弦芯子单体2-1不同；第一余弦芯子单体3-1是形状符合余弦规律的金属丝；第二余弦芯子单体3-2是由不同厚度的金属板依据余弦曲线规律采用线切割技术，制成符合余弦规律的方形截面金属丝，再通过所需相位差计算出不同的三角函数周期和金属丝长度，采用线切割技术得到的；第一余弦芯子单体3-1与第二余弦芯子单体3-2的余弦曲线的波峰高度等于正弦芯子单体2-1的正弦曲线的波峰高度；
正弦芯子单体2-1，第一余弦芯子单体3-1和第二余弦芯子单体3-2的幅宽大于穿过正弦芯子单体2-1，第一余弦芯子单体3-1和第二余弦芯子单体3-2的金属丝的截面的宽度；
正弦芯子单体2-1和第一余弦芯子单体3-1沿金属后面板4的一条边，相互平行地交替排列在金属后面板4上，且垂直于金属后面板4；按照一定的相位角度将一定长度的第二余弦芯子单体3-2垂直于金属后面板4排列；第二余弦芯子单体3-2的余弦曲线的每一个波峰有且仅有一个正弦芯子单体2-1的正弦曲线或第一余弦芯子单体3-1的余弦曲线的一个波谷对应，且波峰与波谷所在直线垂直于金属后面板4。
正弦芯子2中所有正弦芯子单体2-1的正弦曲线的波峰与金属前面板1固定连接，所有正弦芯子单体2-1的正弦曲线的波谷与金属后面板4固定连接；余弦芯子3中所有第一余弦芯子单体3-1和第二余弦芯子单体3-2的余弦曲线的波峰与金属前面板1固定连接，所有第一余弦芯子单体3-1和第二余弦芯子单体3-2的余弦曲线的波谷与金属后面板4固定连接。
正弦芯子单体2-1的切割端面与金属前面板1和金属后面板4的侧端面共面；第一余弦芯子单体3-1的切割端面与金属前面板1和金属后面板4的侧端面共面；第二余弦芯子单体3-2的切割端面与金属前面板1和金属后面板4的上下的端面垂直。
一种正余弦连续梁结构芯子相位差排列夹芯板制备方法，包括如下步骤：
步骤(1)：对一定厚度的金属板进行线切割，得到正弦芯子单体2-1、第一余弦芯子单体3-1和第二余弦芯子单体3-2；
步骤(2)：将金属前面板1、金属后面板4、第一余弦芯子单体3-1和第二余弦芯子单体3-2进行清洗，去除油污和锈迹；
步骤(3)：将正弦芯子单体2-1和第一余弦芯子单体3-1沿金属后面板4的一条边，相互平行地交替排列在金属后面板4上，且垂直于金属后面板4；按照一定的的相位角度将一定长度的第二余弦芯子单体3-2垂直于金属后面板4排列；使得第二余弦芯子单体3-2的余弦曲线的每一个波峰有且仅有一个正弦芯子单体2-1的正弦曲线或第一余弦芯子单体3-1的余弦曲线的一个波谷对应，且波峰与波谷所在直线垂直于金属后面板4；
步骤(4)：将正弦芯子单体2-1根据金属前面板1和金属后面板4的边长在波峰或波谷处进行切割，切割端面与金属前面板1和金属后面板4的侧端面共面；将第一余弦芯子单体3-1根据金属前面板1和金属后面板4的边长在波峰或波谷处进行切割，切割端面与金属前面板1和金属后面板4的侧端面共面；将第二余弦芯子单体3-2按照一定的相位角和实际面板尺寸在波峰或波谷处进行切割，切割端面应与金属前面板1和金属后面板4上下的端面垂直；
步骤(5)：将金属前面板1、正弦芯子2、余弦芯子3和金属后面板4利用钎焊或激光焊在正弦芯子2和余弦芯子3的波峰或波谷处焊接制成正余弦连续梁结构芯子相位差排列的夹芯板；
步骤(6)：对正弦芯子2和余弦芯子3的突出金属前面板1和金属后面板4侧边缘的部分进行打磨，使正弦芯子2和余弦芯子3的突出金属前面板1和金属后面板4侧边缘的部分与金属前面板1和金属后面板4侧边缘平齐。
本发明的有益效果为：
本发明减弱了面板与芯子接触处的应力集中，冲击波在抵达正弦或余弦的波峰或波谷时会沿金属丝分散，可以提高整体结构强度，防止面板因应力集中被击穿，能够起到更好的防护效果。本发明采用梁系结构，具有更好的韧性，拥有很好的减震吸能效果。
附图说明
图1是一种正余弦连续梁结构芯子相位差排列夹芯板综览图；
图2是一种正余弦连续梁结构芯子相位差排列夹芯板内剖图；
图3是波峰和波谷共线示意图；
图4是正弦芯子切割端面与面板侧端面共面放大示意图；
图5是正弦芯子单体示意图；
图6是第一余弦芯子单体示意图；
图7是第二余弦芯子单体示意图。
具体实施方式
下面结合附图来进一步描述本发明：
如图1，一种正余弦连续梁结构芯子相位差排列夹芯板：包括金属前面板1、正弦芯子2、余弦芯子3和金属后面板4；金属前面板1和金属后面板4平行放置，正弦芯子2和余弦芯子3处于金属前面板1和金属后面板4之间。
金属前面板1和金属后面板4的厚度相等，对应边的长度相等。
如图5，正弦芯子2由正弦芯子单体2-1组成，正弦芯子单体2-1是形状符合正弦规律的金属丝，所有正弦芯子单体2-1的长度相同；每个正弦芯子单体2-1是由不同厚度的金属板依据正弦曲线规律采用线切割技术制成。
余弦芯子3由第一余弦芯子单体3-1和第二余弦芯子单体3-2组成；如图6，所有第一余弦芯子单体3-1的长度相等，且等于正弦芯子单体2-1的长度；第二余弦芯子单体3-2的长度与正弦芯子单体2-1不同；如图7，每个第二余弦芯子单体3-2是由不同厚度的金属板依据余弦曲线规律采用线切割技术，制成符合余弦规律的方形截面金属丝，再通过所需相位差计算出不同的三角函数周期和金属丝长度，采用线切割技术得到的；第二余弦芯子单体3-2是由不同厚度的金属板依据余弦曲线规律采用线切割技术，制成符合余弦规律的方形截面金属丝，再通过所需相位差计算出不同的三角函数周期和金属丝长度，采用线切割技术得到的；第一余弦芯子单体3-1与第二余弦芯子单体3-2的余弦曲线的波峰高度等于正弦芯子单体2-1的正弦曲线的波峰高度；
正弦芯子单体2-1、余弦芯子单体13-1和余弦芯子单体23-2的金属丝截面可以为圆形、正六边形或其他规则图形。
正弦芯子单体2-1，第一余弦芯子单体3-1和第二余弦芯子单体3-2的幅宽大于穿过正弦芯子单体2-1，第一余弦芯子单体3-1和第二余弦芯子单体3-2的金属丝的截面的宽度；
如图2，正弦芯子单体2-1和第一余弦芯子单体3-1沿金属后面板4的一条边，相互平行地交替排列在金属后面板4上，且垂直于金属后面板4；按照一定的相位角度将一定长度的第二余弦芯子单体3-2垂直于金属后面板4排列；如图3，第二余弦芯子单体3-2的余弦曲线的每一个波峰有且仅有一个正弦芯子单体2-1的正弦曲线或第一余弦芯子单体3-1的余弦曲线的一个波谷对应，且波峰与波谷所在直线垂直于金属后面板4。每个第二余弦芯子单体3-2的长度需根据所需相位角度及前、后金属面板的尺寸进行调整。
正弦芯子单体2-1根据金属前面板1和金属后面板4的边长在波峰或波谷处进行切割，切割端面应与金属前面板1和金属后面板4的侧端面共面；第一余弦芯子单体3-1根据金属前面板1和金属后面板4的边长在波峰或波谷处进行切割，切割端面应与金属前面板1和金属后面板4的侧端面共面；第二余弦芯子单体3-2需根据所需相位角和实际面板尺寸在波峰或波谷处进行切割，切割端面应与面板上下的端面垂直。
正弦芯子2中所有正弦芯子单体2-1的正弦曲线的波峰与金属前面板1固定连接，所有正弦芯子单体2-1的正弦曲线的波谷与金属后面板4固定连接；余弦芯子3中所有第一余弦芯子单体3-1和第二余弦芯子单体3-2的余弦曲线的波峰与金属前面板1固定连接，所有第一余弦芯子单体3-1和第二余弦芯子单体3-2的余弦曲线的波谷与金属后面板4固定连接。
金属前面板1和金属后面板4为同种金属，所述金属为铝合金或不锈钢；所述的正弦芯子2和余弦芯子3为同种金属，所述金属为铝合金或不锈钢；所述的金属前面板1、金属后面板4、正弦芯子2和余弦芯子3可均为同种金属，也可为不同种金属，但金属前面板1和金属后面板4的金属强度需大于正弦芯子2和余弦芯子3的金属强度。
如图4，正弦芯子单体2-1的切割端面与金属前面板1和金属后面板4的侧端面共面；第一余弦芯子单体3-1的切割端面与金属前面板1和金属后面板4的侧端面共面；第二余弦芯子单体3-2的切割端面与金属前面板1和金属后面板4的上下的端面垂直。
正弦芯子2中所有正弦芯子单体2-1的波峰或波谷与金属前面板1和金属后面板4的固定连接是通过钎焊或激光焊进行连接；所述的余弦芯子3中所有第一余弦芯子单体3-1和第二余弦芯子单体3-2的波峰或波谷与金属前面板1和金属后面板4的固定连接是通过钎焊或激光焊进行连接。
一种正余弦连续梁结构芯子相位差排列夹芯板制备方法，包括如下步骤：
步骤(1)：对一定厚度的金属板进行线切割，得到正弦芯子单体2-1、第一余弦芯子单体3-1和第二余弦芯子单体3-2；
步骤(2)：将金属前面板1、金属后面板4、第一余弦芯子单体3-1和第二余弦芯子单体3-2进行清洗，去除油污和锈迹；
步骤(3)：将正弦芯子单体2-1和第一余弦芯子单体3-1沿金属后面板4的一条边，相互平行地交替排列在金属后面板4上，且垂直于金属后面板4；按照一定的的相位角度将一定长度的第二余弦芯子单体3-2垂直于金属后面板4排列；使得第二余弦芯子单体3-2的余弦曲线的每一个波峰有且仅有一个正弦芯子单体2-1的正弦曲线或第一余弦芯子单体3-1的余弦曲线的一个波谷对应，且波峰与波谷所在直线垂直于金属后面板4；
步骤(4)：将正弦芯子单体2-1根据金属前面板1和金属后面板4的边长在波峰或波谷处进行切割，切割端面与金属前面板1和金属后面板4的侧端面共面；将第一余弦芯子单体3-1根据金属前面板1和金属后面板4的边长在波峰或波谷处进行切割，切割端面与金属前面板1和金属后面板4的侧端面共面；将第二余弦芯子单体3-2按照一定的相位角和实际面板尺寸在波峰或波谷处进行切割，切割端面应与金属前面板1和金属后面板4上下的端面垂直；
步骤(5)：将金属前面板1、正弦芯子2、余弦芯子3和金属后面板4利用钎焊或激光焊在正弦芯子2和余弦芯子3的波峰或波谷处焊接制成正余弦连续梁结构芯子相位差排列的夹芯板；
步骤(6)：对正弦芯子2和余弦芯子3的突出金属前面板1和金属后面板4侧边缘的部分进行打磨，使正弦芯子2和余弦芯子3的突出金属前面板1和金属后面板4侧边缘的部分与金属前面板1和金属后面板4侧边缘平齐。
与现有技术相比，本发明减弱了面板与芯子接触处的应力集中，冲击波在抵达正弦或余弦的波峰或波谷时会沿金属丝分散，可以提高整体结构强度，防止面板因应力集中被击穿，能够起到更好的防护效果。本发明采用梁系结构，具有更好的韧性，拥有很好的减震吸能效果。
以上所述并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种正余弦连续梁结构芯子相位差排列夹芯板及制备方法，其特征在于：包括金属前面板(1)、正弦芯子(2)、余弦芯子(3)和金属后面板(4)；金属前面板(1)和金属后面板(4)平行放置，正弦芯子(2)和余弦芯子(3)处于金属前面板(1)和金属后面板(4)之间。
2.根据权利要求1所述的一种正余弦连续梁结构芯子相位差排列夹芯板及制备方法，其特征在于：所述的金属前面板(1)和金属后面板(4)的厚度相等，对应边的长度相等。
3.根据权利要求1所述的一种正余弦连续梁结构芯子相位差排列夹芯板及制备方法，其特征在于：所述的正弦芯子(2)由正弦芯子单体(2-1)组成，正弦芯子单体(2-1)是形状符合正弦规律的金属丝，所有正弦芯子单体(2-1)的长度相同。
4.根据权利要求1所述的一种正余弦连续梁结构芯子相位差排列夹芯板及制备方法，其特征在于：所述的余弦芯子(3)由第一余弦芯子单体(3-1)和第二余弦芯子单体(3-2)组成；第一余弦芯子单体(3-1)和第二余弦芯子单体(3-2)是形状符合余弦规律的金属丝；所有第一余弦芯子单体(3-1)的长度相等，且等于正弦芯子单体(2-1)的长度；第一余弦芯子单体(3-1)与第二余弦芯子单体(3-2)的余弦曲线的波峰高度等于正弦芯子单体(2-1)的正弦曲线的波峰高度。
5.根据权利要求1所述的一种正余弦连续梁结构芯子相位差排列夹芯板及制备方法，其特征在于：所述的正弦芯子单体(2-1)，第一余弦芯子单体(3-1)和第二余弦芯子单体(3-2)的幅宽大于穿过正弦芯子单体(2-1)，第一余弦芯子单体(3-1)和第二余弦芯子单体(3-2)的金属丝的截面的宽度。
6.根据权利要求1所述的一种正余弦连续梁结构芯子相位差排列夹芯板及制备方法，其特征在于：所述的正弦芯子单体(2-1)和第一余弦芯子单体(3-1)沿金属后面板(4)的一条边，相互平行地交替排列在金属后面板(4)上，且垂直于金属后面板(4)；第二余弦芯子单体(3-2)按照一定的相位角度和一定长度垂直排列于金属后面板(4)；第二余弦芯子单体(3-2)的余弦曲线的每一个波峰有且仅有一个正弦芯子单体(2-1)的正弦曲线或第一余弦芯子单体(3-1)的余弦曲线的一个波谷对应，且波峰与波谷所在直线垂直于金属后面板(4)。
7.根据权利要求1所述的一种正余弦连续梁结构芯子相位差排列夹芯板及制备方法，其特征在于：所述的正弦芯子(2)中所有正弦芯子单体(2-1)的正弦曲线的波峰与金属前面板(1)固定连接，所有正弦芯子单体(2-1)的正弦曲线的波谷与金属后面板(4)固定连接；余弦芯子(3)中所有第一余弦芯子单体(3-1)和第二余弦芯子单体(3-2)的余弦曲线的波峰与金属前面板(1)固定连接，所有第一余弦芯子单体(3-1)和第二余弦芯子单体(3-2)的余弦曲线的波谷与金属后面板(4)固定连接。
8.根据权利要求1所述的一种正余弦连续梁结构芯子相位差排列夹芯板及制备方法，其特征在于：所述的正弦芯子单体(2-1)的切割端面与金属前面板(1)和金属后面板(4)的侧端面共面；第一余弦芯子单体(3-1)的切割端面与金属前面板(1)和金属后面板(4)的侧端面共面；第二余弦芯子单体(3-2)的切割端面与金属前面板(1)和金属后面板(4)的上下的端面垂直。
9.一种正余弦连续梁结构芯子相位差排列夹芯板及制备方法，包含如下步骤：
步骤(1)：对一定厚度的金属板进行线切割，得到正弦芯子单体(2-1)、第一余弦芯子单体(3-1)和第二余弦芯子单体(3-2)；
步骤(2)：将金属前面板(1)、金属后面板(4)、第一余弦芯子单体(3-1)和第二余弦芯子单体(3-2)进行清洗，去除油污和锈迹；
步骤(3)：将正弦芯子单体(2-1)和第一余弦芯子单体(3-1)沿金属后面板(4)的一条边，相互平行地交替排列在金属后面板(4)上，且垂直于金属后面板(4)；按照一定的的相位角度将一定长度的第二余弦芯子单体(3-2)垂直于金属后面板(4)排列；使得第二余弦芯子单体(3-2)的余弦曲线的每一个波峰有且仅有一个正弦芯子单体(2-1)的正弦曲线或第一余弦芯子单体(3-1)的余弦曲线的一个波谷对应，且波峰与波谷所在直线垂直于金属后面板(4)；
步骤(4)：将正弦芯子单体(2-1)根据金属前面板(1)和金属后面板(4)的边长在波峰或波谷处进行切割，切割端面与金属前面板(1)和金属后面板(4)的侧端面共面；将第一余弦芯子单体(3-1)根据金属前面板(1)和金属后面板(4)的边长在波峰或波谷处进行切割，切割端面与金属前面板(1)和金属后面板(4)的侧端面共面；将第二余弦芯子单体(3-2)按照一定的相位角和实际面板尺寸在波峰或波谷处进行切割，切割端面应与金属前面板(1)和金属后面板(4)上下的端面垂直；
步骤(5)：将金属前面板(1)、正弦芯子(2)、余弦芯子(3)和金属后面板(4)利用钎焊或激光焊在正弦芯子(2)和余弦芯子(3)的波峰或波谷处焊接制成正余弦连续梁结构芯子相位差排列的夹芯板；
步骤(6)：对正弦芯子(2)和余弦芯子(3)的突出金属前面板(1)和金属后面板(4)侧边缘的部分进行打磨，使正弦芯子(2)和余弦芯子(3)的突出金属前面板(1)和金属后面板(4)侧边缘的部分与金属前面板(1)和金属后面板(4)侧边缘平齐。
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