一种增加复合材料蜂窝强度的结构及方法与流程

本发明涉及复合材料蜂窝结构，具体涉及一种增加复合材料蜂窝强度的结构及方法。

背景技术：

1、蜂窝芯夹层结构复合材料一般由蜂窝芯层、面板、胶粘剂等组成，利用上下面高强度、高模量材料的面板或蒙皮，结合中间层较厚的轻质材料，组成一个整体，使两个面板或蒙皮保持一定距离，从而增加截面的惯性矩，这样既提高结构材料的弯曲刚度，又充分利用了材料的强度。其中芯层材料包括芳纶蜂窝芯、聚丙烯蜂窝芯、pe蜂窝芯、pet蜂窝芯、pvc蜂窝芯、pc蜂窝芯、纸蜂窝芯、铝蜂窝芯等。面板材料包括铝板、碳纤维复合板、玻璃纤维复合板等。蜂窝结构以密度小、刚度低、压缩变形大、变形可控，且吸能效果好等优势，再加上制造工艺较为成熟，在缓冲吸能领域得到了广泛的应用，目前已经广泛应用于直升机耐撞性设计，并在汽车和轨道交通等领域应用甚广。

2、而传统蜂窝构型主要有正方形、三角形和六边形等不同构型设计，承载力主要以纵向压缩为主，但是横向承载能力较弱，当承受横向载荷时，蜂窝胞格发生层叠压溃，失去承载力，吸能效果欠佳。因此传统蜂窝结构只能起单向缓冲作用，缺少抗多向冲击缓冲吸能的设计，难以满足冲击载荷方向不确定条件下的耐撞性设计。因此，亟需设计一种增加复合材料蜂窝强度的结构及方法来解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种增加复合材料蜂窝强度的结构及方法，以解决现有技术中的上述不足之处。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种增加复合材料蜂窝强度的结构，包括蜂窝结构复合材料主体，所述蜂窝结构复合材料主体由上面板、蜂窝芯材和下面板制成，所述上面板和所述下面板用于抵抗外部载荷撞击，所述蜂窝芯材用于对撞击时产生的撞击力进行缓冲吸能，所述蜂窝芯材设置在所述上面板和下面板之间，所述蜂窝芯材由多个分层级多边形蜂窝组成，所述分层级多边形蜂窝包括外胞壁、第一内胞壁和第二内胞壁，所述第一内胞壁设置在所述外胞壁内，所述第二内胞壁设置在所述第一内胞壁内。

4、所述上面板、所述下面板与所述蜂窝芯材之间均通过胶粘方式进行固定连接。

5、所述外胞壁为六边形状，所述第一内胞壁为六边形状，所述第二内胞壁为等距三角形状。

6、所述第一内胞壁的六角分别与所述外胞壁内壁六边相连接，所述第二内胞壁的三角分别与所述第一内胞壁内壁三角相连接。

7、所述上面板和下面板之间设置有多个连接胶条，多个所述连接胶条分别位于多个所述第二内胞壁内壁之间。

8、所述上面板和所述下面板均由碳纤维增强复合材料和聚丙烯复合材料制成，所述碳纤维增强复合材料设置在所述聚丙烯复合材料上侧。

9、所述碳纤维增强复合材料上侧设置有表面增强层，所述表面增强层为陶瓷涂层、纳米材料涂层或耐磨涂层其中一种。

10、所述外胞壁、所述第一内胞壁和所述第二内胞壁均为聚丙烯材料制成。

11、还提供一种增加复合材料蜂窝强度的方法，包括上述一种增加复合材料蜂窝强度的结构，所述增加强度方法包括如下步骤：

12、s1、使用表面处理剂通过对所述蜂窝芯材、所述上面板和所述下面板进行处理，使得所述蜂窝芯材两侧、所述上面板和所述下面板连接侧进行粗糙处理，提高其提高附着力；

13、s2、通过对所述蜂窝芯材、所述上面板和所述下面板表面加热至适当的温度，使其软化，然后将所述上面板和所述下面板贴合在所述蜂窝芯材两侧，并对其施加一定的压力使所述蜂窝芯材、所述上面板和所述下面板进行融合在一起，同时通过将多个连接胶条与所述上面板和所述下面板进行连接；

14、s3、通过将所述蜂窝芯材、所述上面板和所述下面板进行融合，能够在对蜂窝结构复合材料主体进行撞击时，通过连接胶条能够提高所述蜂窝芯材、所述上面板和所述下面板之间的粘合性，能够有效降低所述蜂窝芯材、所述上面板和所述下面板出现脱粘严重的情况，进而提高蜂窝芯材的抗冲击性能；

15、s4、通过蜂窝芯材的所述外胞壁、所述第一内胞壁和所述第二内胞壁，能够在受到多向撞击时，能够在蜂窝芯材承载z方向的承载力之外，还可提供x向，y向的承载力；

16、s5、通过所述第一内胞壁与所述外胞壁之间形成多边形稳定结构，所述第二内胞壁与所述第一内胞壁形成三角形稳定结构，能够增加蜂窝芯材对不同方向的承载力度。

17、所述s中通过将所述蜂窝芯材、所述上面板和所述下面板进行融合时也能够够通过将所述蜂窝芯材、所述上面板和所述下面板放置在加热的压板下，同时施加适当的温度和压力，使其在热压条件下贴合在一起。

18、在上述技术方案中，本发明提供的一种增加复合材料蜂窝强度结构及的方法，有益效果为：

19、(1)通过设置的外胞壁、第一内胞壁和第二内胞壁，能够增加蜂窝芯材的强度，在蜂窝芯材承载多方向的撞击力时，通过外胞壁、第一内胞壁和第二内胞壁能够增加蜂窝芯材对不同方向的承载力度，从而满足多向承载缓冲吸能的需求。

20、(2)通过设置的上面板和下面板，能够提高材料整体受力时的抗弯和抗压能力，以及能够提高材料整体的耐磨性、耐腐蚀性和抗疲劳性，进而增强结构的整体性能和寿命。

21、(3)通过将蜂窝芯材、上面板和下面板进行融合，能够保证材料的一致性，有效传递载荷并防止界面剥离，从而提高复合材料蜂窝结构受撞击时的整体强度。

技术特征：

1.一种增加复合材料蜂窝强度的结构，包括蜂窝结构复合材料主体(1)，其特征在于，所述蜂窝结构复合材料主体(1)由上面板(2)、蜂窝芯材(3)和下面板(4)制成，所述上面板(2)和所述下面板(4)用于抵抗外部载荷撞击，所述蜂窝芯材(3)用于对撞击时产生的撞击力进行缓冲吸能，所述蜂窝芯材(3)设置在所述上面板(2)和下面板(4)之间，所述蜂窝芯材(3)由多个分层级多边形蜂窝组成，所述分层级多边形蜂窝包括外胞壁(6)、第一内胞壁(7)和第二内胞壁(8)，所述第一内胞壁(7)设置在所述外胞壁(6)内，所述第二内胞壁(8)设置在所述第一内胞壁(7)内。

2.根据权利要求1所述的一种增加复合材料蜂窝强度的结构，其特征在于，所述上面板(2)、所述下面板(4)与所述蜂窝芯材(3)之间均通过胶粘方式进行固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种增加复合材料蜂窝强度的结构，其特征在于，所述外胞壁(6)为六边形状，所述第一内胞壁(7)为六边形状，所述第二内胞壁(8)为等距三角形状。

4.根据权利要求3所述的一种增加复合材料蜂窝强度的结构，其特征在于，所述第一内胞壁(7)的六角分别与所述外胞壁(6)内壁六边相连接，所述第二内胞壁(8)的三角分别与所述第一内胞壁(7)内壁三角相连接。

5.根据权利要求1所述的一种增加复合材料蜂窝强度的结构，其特征在于，所述上面板(2)和下面板(4)之间设置有多个连接胶条(5)，多个所述连接胶条(5)分别位于多个所述第二内胞壁(8)内壁之间。

6.根据权利要求5所述的一种增加复合材料蜂窝强度的结构，其特征在于，所述上面板(2)和所述下面板(4)均由碳纤维增强复合材料(10)和聚丙烯复合材料(11)制成，所述碳纤维增强复合材料(10)设置在所述聚丙烯复合材料(11)上侧。

7.根据权利要求6所述的一种增加复合材料蜂窝强度的结构，其特征在于，所述碳纤维增强复合材料(10)上侧设置有表面增强层(9)，所述表面增强层(9)为陶瓷涂层、纳米材料涂层或耐磨涂层其中一种。

8.根据权利要求4所述的一种增加复合材料蜂窝强度的结构，其特征在于，所述外胞壁(6)、所述第一内胞壁(7)和所述第二内胞壁(8)均为聚丙烯材料制成。

9.一种增加复合材料蜂窝强度的方法，包括上述权利要求1-8中任一项所述的一种增加复合材料蜂窝强度的结构，其特征在于，所述增加强度方法包括如下步骤：

10.根据权利要求9所述的一种增加复合材料蜂窝强度的方法，其特征在于，所述s2中通过将所述蜂窝芯材(3)、所述上面板(2)和所述下面板(4)进行融合时也能够够通过将所述蜂窝芯材(3)、所述上面板(2)和所述下面板(4)放置在加热的压板下，同时施加适当的温度和压力，使其在热压条件下贴合在一起。

技术总结本发明公开了一种增加复合材料蜂窝强度的结构及方法，该结构包括蜂窝结构复合材料主体，蜂窝结构复合材料主体由上面板、蜂窝芯材和下面板制成，上面板和下面板用于抵抗外部载荷撞击，蜂窝芯材用于对撞击时产生的撞击力进行缓冲吸能，蜂窝芯材设置在上面板和下面板之间，蜂窝芯材由多个分层级多边形蜂窝组成，分层级多边形蜂窝包括外胞壁、第一内胞壁和第二内胞壁，第一内胞壁设置在外胞壁内，第二内胞壁设置在第一内胞壁内。本发明通过设置的外胞壁、第一内胞壁和第二内胞壁，能够增加蜂窝芯材的强度，在蜂窝芯材承载多方向的撞击力时，通过外胞壁、第一内胞壁和第二内胞壁能够增加蜂窝芯材对不同方向的承载力度，从而满足多向承载缓冲吸能的需求。技术研发人员：刘兆晶,宋扬,殷志彬,王超,于洪杰,康少晨,席沛尧受保护的技术使用者：哈尔滨乾行达科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/15