一种混杂纤维复合材料曲棍球杆

文档序号:41571489发布日期:2025-04-08 18:25阅读:62来源:国知局

本发明涉及运动器械,尤其涉及一种混杂纤维复合材料曲棍球杆。


背景技术:

1、曲棍球运动是一种竞技体育项目,而曲棍球杆作为该运动的核心装备,其性能直接影响运动员的比赛表现。传统的曲棍球杆多采用金属或单一材料的碳纤维复合材料制成,虽然在一定程度上实现了轻量化,但在耐冲击韧性、弹性以及整体重量上仍有提升空间。

2、目前,市场上的曲棍球杆主要采用碳纤维复合材料制成,以实现轻量化。然而,这些传统复合材料曲棍球杆在满足刚性强度的同时,其耐冲击韧性和弹性表现有限,且整体重量仍有改善空间。此外,传统球杆在杆柄和杆刃连接处的耐冲击性能尤为重要,但往往存在不足。

3、因此,现有的碳纤维复合材料曲棍球杆存在的技术问题主要包括:

4、①耐冲击韧性和弹性的局限性:虽然实现了轻量化,但在高强度冲击下,球杆的韧性和弹性表现不足,影响使用寿命和运动员的安全。

5、②重量优化空间:尽管碳纤维复合材料已经减轻了球杆的重量,但仍然存在进一步降低重量以提高运动员灵活性的空间。

6、③连接部位的强度问题:杆柄和杆刃的连接拐弯处是球杆受力最大的部位,现有技术下该部位的耐冲击性能不足,易导致球杆损坏。


技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足,本发明实施例的目的是提供一种混杂纤维复合材料曲棍球杆,在保证曲棍球杆强度和耐用性的同时,优化了其重量和抗冲击能力,采用多种高性能纤维的混合与多维编织结构,提高了复合材料的综合性能,确保了曲棍球杆在高强度使用中的可靠性与长寿命。

2、为了实现上述目的,本发明实施例提供了如下技术方案:

3、一种混杂纤维复合材料曲棍球杆,包括:杆柄、杆刃和增强体;所述杆柄包括杆柄芯部和杆柄表层,所述杆柄表层为空芯筒状结构,所述杆柄芯部位于杆柄表层内,所述杆柄表层为三维编织复合材料构成,所述杆柄芯部为蜂窝结构。这种设计减轻了杆柄的重量,同时保持良好的力学刚性。

4、所述杆刃包括杆刃芯部和包覆在杆刃芯部外的杆刃表层,所述杆刃芯部为三维编织复合材料,所述杆刃表层为混杂编织层;所述增强体为碳纤维,增强体的一端嵌入所述杆柄芯部,另一端嵌入杆刃芯部。通过弯折片状增强体的嵌入,提高连接部位的耐冲击性和刚性。增强体在设计时考虑其嵌入的深度和嵌入方式,能够有效承受冲击力,避免杆刃与杆柄在高负荷下分离或断裂。

5、可选的,所述杆柄表层采用高强度碳纤维与高模量碳纤维混杂三维编织增强织物,以热塑性树脂基体复合而成。这种设计使杆柄具备高强度和高刚性的特点,同时有效降低了重量。

6、可选的,所述杆柄芯部采用玻璃布蜂窝芯材、纸蜂窝芯材或nomex蜂窝芯材中的任意一种。玻璃布蜂窝芯材具有良好的强度和刚性,同时重量较轻。纸蜂窝芯材具有经济性和轻量化特点。nomex蜂窝芯材耐高温性能好,具有极高的强度和重量比,适合高性能应用。

7、可选的,所述杆刃芯部采用高强度碳纤维与高韧性纤维混杂三维编织增强织物,以热塑性树脂基体复合而成,杆刃芯部与杆柄表层进行一体编织成型。这种混杂结构能显著提高杆刃的耐冲击性和韧性。高韧性纤维选用芳纶纤维、uhmwpe纤维中的任意一种。

8、可选的,所述混杂编织层采用高强度碳纤维与高韧性纤维混杂二维编织或三维编织增强织物,以热塑性树脂基体复合而成,贴敷在杆刃芯部表面。这种混杂编织层提供了良好的耐磨性和耐冲击性能,同时保证了杆刃的高强度和高刚性。

9、可选的,所述增强体采用高模量碳纤维二维编织结构与热塑性树脂基体复合构成。复合后的增强体嵌入在杆柄与杆刃的连接拐弯处,有效提高连接部位的抗冲击能力和刚性,防止球杆在使用过程中断裂或变形,极大提升了运动中的稳定性与抗损坏性。

10、可选的,所述高强度碳纤维选用t300、t700、t800和t1000中的任意一种;所述三维编织结构采用三维四向、三维五向、三维六向和三维七向中的任意一种或以上多种编织结构的组合。通过这种复合结构,球杆的刚性和抗扭矩能力得到了显著提升,特别适合高强度运动中使用。

11、可选的,所述热塑性树脂选用聚丙烯、聚氨酯、聚醚酮、聚醚醚酮、聚苯硫醚和聚酰胺中的任意一种,这些树脂不仅具有良好的强度和韧性,还能在高温环境下保持较好的稳定性。树脂含量控制在30%-60%之间,确保树脂对纤维的良好浸润性,并在制造过程中形成一个坚固的复合材料,进一步增强球杆的耐用性和稳定性。

12、可选的,所述高模量碳纤维选用m40、m55、m60、m40j、m55j和m60j中的任意一种。选择m40、m55、m60等型号的高模量碳纤维作为强化材料,能够有效承受击打和拉伸负荷,提高运动中的表现。

13、可选的,所述的二维平面编织结构选用平纹、斜纹和缎纹编织结构中的任意一种。平纹编织具有较高的耐磨性,斜纹编织能够提供良好的抗拉性能,而缎纹编织则提供了更高的强度和光滑性。具体选择时,根据杆刃的实际受力要求,选择合适的编织结构进行复合,以确保球杆在使用过程中能够承受反复的冲击和摩擦。

14、本发明实施例中提供的一个或多个技术方案,至少具有如下技术效果或优点:

15、1.本发明通过采用混杂纤维的多维编织增强结构,结合轻质蜂窝芯材和高模量碳纤维增强体,实现一种轻质高强、高韧性、耐冲击性、耐摩擦的复合材料曲棍球杆,解决了现有技术中曲棍球杆的耐冲击韧性、弹性和重量等问题。这种设计不仅提高了球杆的整体性能,还特别增强了连接拐弯部位的耐冲击性,延长了球杆的使用寿命,同时减轻了重量,提升了运动员的使用体验。

16、2.采用混杂纤维的多维编织增强结构,发挥了三维编织结构的整体刚性和二维叠层结构的耐冲击特性的综合优势,有效提高曲棍球杆体的综合性能。

17、3.曲棍球杆柄内部采用轻质蜂窝芯材有效降低整体复合材料球杆杆体的重量,保证球杆杆体的力学刚性可抗变形特性。

18、4.球杆连接拐弯部位采用高模量碳纤维内置增强结构,保证球杆服役过程的耐冲击特性,同时保证其使用寿命。

19、本发明附加方面的优点将在下面的描述中给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。



技术特征:

1.一种混杂纤维复合材料曲棍球杆,其特征在于,包括:杆柄、杆刃和增强体;

2.如权利要求1所述的混杂纤维复合材料曲棍球杆,其特征在于,所述杆柄表层采用高强度碳纤维与高模量碳纤维混杂三维编织增强织物,以热塑性树脂基体复合而成。

3.如权利要求1所述的混杂纤维复合材料曲棍球杆,其特征在于,所述杆柄芯部采用玻璃布蜂窝芯材、纸蜂窝芯材或nomex蜂窝芯材中的任意一种。

4.如权利要求1所述的混杂纤维复合材料曲棍球杆,其特征在于,所述杆刃芯部采用高强度碳纤维与高韧性纤维混杂三维编织增强织物,以热塑性树脂基体复合而成,杆刃芯部与杆柄表层进行一体编织成型;

5.如权利要求1所述的混杂纤维复合材料曲棍球杆,其特征在于,所述混杂编织层采用高强度碳纤维与高韧性纤维混杂二维编织或三维编织增强织物,以热塑性树脂基体复合而成,贴敷在杆刃芯部表面。

6.如权利要求1所述的混杂纤维复合材料曲棍球杆,其特征在于,所述增强体采用高模量碳纤维二维编织结构与热塑性树脂基体复合构成。

7.如权利要求2、4或5所述的混杂纤维复合材料曲棍球杆,其特征在于,所述高强度碳纤维选用t300、t700、t800和t1000中的任意一种;

8.如权利要求2、4、5或6所述的混杂纤维复合材料曲棍球杆,其特征在于,所述热塑性树脂选用聚丙烯、聚氨酯、聚醚酮、聚醚醚酮、聚苯硫醚和聚酰胺中的任意一种,热塑性树脂含量控制在30-60%。

9.如权利要求2或6所述的混杂纤维复合材料曲棍球杆,其特征在于,所述高模量碳纤维选用m40、m55、m60、m40j、m55j和m60j中的任意一种。

10.如权利要求5或6所述的混杂纤维复合材料曲棍球杆,其特征在于,所述的二维平面编织结构选用平纹、斜纹和缎纹编织结构中的任意一种。


技术总结
本发明涉及运动器械技术领域,尤其涉及一种混杂纤维复合材料曲棍球杆,包括杆柄、杆刃和增强体;所述杆柄包括杆柄芯部和杆柄表层,所述杆柄表层为空芯筒状结构,所述杆柄芯部位于杆柄表层内,所述杆柄表层为三维编织复合材料构成,所述杆柄芯部为蜂窝结构;所述杆刃包括杆刃芯部和包覆在杆刃芯部外的杆刃表层,所述杆刃芯部为三维编织复合材料,所述杆刃表层为混杂编织层;所述增强体为碳纤维,增强体的一端嵌入所述杆柄芯部,另一端嵌入杆刃芯部。通过本发明不仅提高了球杆的整体性能,还特别增强了连接拐弯部位的耐冲击性,延长了球杆的使用寿命,同时减轻了重量,提升了运动员的使用体验。

技术研发人员:马金平,刘玉兰,孟祥梅,王永伟,袁晓敏,曹伟伟,朱波
受保护的技术使用者:山东大学
技术研发日:
技术公布日:2025/4/7
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