一种船用夹层板折角角隅处连接装置的制作方法

本实用新型涉及船用夹层板连接领域，特别涉及一种船用夹层板折角角隅处连接装置。

背景技术：

金属基折叠式夹层板重量轻、比强高、抗冲击性能优良，同时具有防振、防火等诸多优点，目前已在航空航天、汽车、桥梁等领域广泛应用。夹层板在船舶结构中使用不仅可以有效解决常规船体结构设计中的瓶颈问题，同时也可以提高舰船抗冲击性能，提高舰船设计水平。但是夹层板连接结构始终制约着夹层板在舰船船体结构中的大规模应用，尤其是夹层板角隅处的连接形式。由于夹层板夹层上下面板间距一般仅为5cm左右，而板厚一般仅为1~3mm左右，直接焊接法不仅需要高精度切割夹层板，同时在对接时易穿透、施工复杂、耗时耗力、难以焊接，此外还会带来焊接角隅处的应力集中，硬度过高等问题，容易产生开裂，难以满足夹层板连接部位的强度问题。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种便于模块化作业的连接船用夹层板折角角隅处连接装置。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为：一种船用夹层板折角角隅处连接装置，连接装置用于对水平分布的夹层板与竖直分布的夹层板之间的连接，所述夹层板包括一上面板、一下面板以及位于上下面板之间并连接上下面板的夹芯结构，其创新点在于：连接装置包括

一连接两个夹层板外侧的外角连接组件，所述外角连接组件包括一对对称分布的外连接板，且两个外连接板之间焊接固定，所述外连接板的一端向外弯折形成外箭头结构并与夹层板的上面板的端部相连，另一端向外弯折形成内箭头结构并与夹层板的下面板的端部相连；

一连接两个夹层板内侧的内角连接组件，所述内角连接组件包括一呈7字形状弯折的内连接板，且内连接板分别与两个夹层板的下面板的外侧面相连。

进一步的，所述外连接板的厚度与夹层板的上、下面板的厚度一致，外箭头结构的弯折角度为两个夹层板的夹角的1/2，内箭头结构的弯折角度为两个夹层板的夹角的180°-θ。

进一步的，所述内连接板的弯折角度与两个夹层板的夹角一致，且内连接板的两端呈弧形状。

本实用新型的优点在于：在目前常见的夹层板尺寸范围内和一定的角隅夹角变化范围内，在不用改变连接构件的形式、尺寸的情况下，通过简单的钢板弯折和焊接作业即能够实现统一化装配，便于模块化作业。

在解决金属基夹层板难以直接焊接的同时，采用该连接结构不仅在强度方面使结构得到加强，还提高了夹层板的载荷承受能力。

对于外连接板的厚度设计的夹层板的上、下面板的厚度一致，则是为了方便在焊接时两者能够对接，方便焊接，而对于内、外箭头结构的弯折角度的设计也是为了能够精准的与夹层板的上下面板对接。

对于内连接板的弯折角度与两个夹层板的夹角一致，也是为了内连接板能够很好的与两个夹层板贴合，避免产生间隙而影响结构强度，而将内连接板的两端设计为弧形状则是为了方便焊接。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型的船用夹层板折角角隅处连接装置的示意图。

图2-图4为本实用新型中外角连接组件的制作流程图。

图5-图7为本实用新型中连接装置与夹层板的连接流程图。

图8为三个夹层板的连接示意图。

图9-图11为第三个夹层板的连接流程图。

具体实施方式

下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本实用新型，但并不因此将本实用新型限制在所述的实施例范围之中。

如图1所示的一种船用夹层板折角角隅处连接装置，连接装置用于对水平分布的夹层板与竖直分布的夹层板之间的连接，夹层板包括一上面板1、一下面板2以及位于上面板1与下面板2之间并连接上面板1与下面板2的夹芯结构3。

连接装置包括

一连接两个夹层板外侧的外角连接组件，外角连接组件包括一对对称分布的外连接板4，且两个外连接板4之间焊接固定，外连接板4的一端向外弯折形成外箭头结构7并与夹层板的上面板1的端部相连，外连接板4的另一端向外弯折形成内箭头结构6并与夹层板的下面板2的端部相连。

一连接两个夹层板内侧的内角连接组件，所述内角连接组件包括一呈7字形状弯折的内连接板5，且内连接板5分别与两个夹层板的下面板2的外侧面相连。

外连接板4的厚度与夹层板的上面板1、下面板2的厚度一致，外箭头结构7的弯折角度为两个夹层板的夹角的θ，内箭头结构6的弯折角度为两个夹层板的夹角的180°-θ。对于外连接板4的厚度设计的夹层板的上、下面板的厚度一致，则是为了方便在焊接时两者能够对接，方便焊接，而对于内、外箭头结构的弯折角度的设计也是为了能够精准的与夹层板的上下面板对接。

内连接板5的弯折角度与两个夹层板的夹角一致，且内连接板5的两端呈弧形状。对于内连接板5的弯折角度与两个夹层板5的夹角一致，也是为了内连接板5能够很好的与两个夹层板贴合，避免产生间隙而影响结构强度，而将内连接板的两端设计为弧形状则是为了方便焊接。

上述连接装置的加工方法，通过下述步骤得以实现：

第一步，外角连接组件的制作：首先，根据计算得到外连接板4的外箭头结构7的长度l13、外箭头结构7的弯折角度θ、内箭头结构6的长度l11、内箭头结构6的弯折角度180°-θ、外箭头结构7与内箭头结构6之间的长度l12,如图2所示，然后取一对满足长度要求的长方形钢板，并根据这些尺寸对两个钢板进行弯折，形成外连接板4，如图3所示，并将弯折好的外连接板4贴合在一起，采用焊接的方式使之连为一个整体的外角连接组件，如图4所示。

在对两个外连接板进行焊接时，焊接处一共有两处，一处为外箭头结构处8的焊接，此处焊接为普通焊接，另一处为外箭头结构7与内箭头结构6之间的焊接9，此处焊接为激光双面穿透焊接。

第二步，内角连接组件的制作：根据计算得到内连接板5的弯折角度、内连接板5的长度，再根据计算得到的尺寸取一长方形钢板，并对长方形钢板进行弯折形成内连接板5。

第三步，整体组装：将外角连接组件的其中一个外连接板4的外箭头结构7、内箭头结构7的端部分别与水平分布的夹层板的上面板1、下面板2的端部对准后，进行焊接固定，如图5所示，再将另一个外连接板4的外箭头结构7、内箭头结构6的端部分别与竖直分布的夹层板上面板1、下面板2的端部对准后，进行焊接固定，如图6所示，最后，将内连接板5贴合两个夹层板的下面板2的外表面并分别对内连接板5的端部以及中部位置处进行焊接固定，如图7所示，完成了折角角隅处的两个夹层板的连接。

外连接板与夹层板之间的焊接采用普通焊接，内连接板的中部与夹层板之间的焊接采用激光穿透焊接，内连接板的端部与夹层板之间的焊接采用普通焊接。

为了充分说明本实用新型连接结构的优点，下面以直接焊接法连接的结构来进行比较验证：

不考虑施工难度，为了方便比较，夹层板材料、尺寸和板厚与采用连接件连接的结构相同，对于夹层板的结构尺寸为：长×宽×高=22×20×5cm，板的厚度为3mm。

建立典型角隅处结构有限元模型进行对比分析。

利用有限元软件模拟夹层板结构在外部静力载荷下的变形程度，研究两者的强度和力学性能差异。夹层板下端刚性固定，夹层板左端部施加1000n的静载荷，研究夹层板结构各位置的最大变形量、结构的吸能以及应力的集中情况，计算得到的应力、应变以及能量吸收。能量吸收情况可以反映夹层板的抗冲击性能，吸能量越大，夹层板的缓冲效果就越好，而最大变形量可以反映夹层板的结构强度，变形量越小，结构强度越大。

在施加相同的载荷后，采用本实用新型的连接装置连接的夹层板结构的最大应力为0.2632mpa，而采用直接焊接连接的夹层板结构最大应力达到0.2928mpa，采用本文提出的连接件的结构最大应力减小10.1％。

在施加相同的载荷后，采用本实用新型的连接装置连接的夹层板结构的最大位移为6.035×10^-7m，而采用直接焊接连接的夹层板结构10最大位移达到6.350×10^-7m，采用本文提出的连接件的结构最大位移减小5％。

本实用新型提出的船用金属基折叠式夹层板折角角隅处的连接装置强度较传统直接焊接法的结构强度上有明显的提高，其主要原因是连接装置强度较高，而角隅处为应力集中位置，避免了直接焊接连接带来的局部强度不足问题，同时克服了直接焊接夹层板时施工方面的不便和难度，为夹层板的模块化安装提供了保障。

本实用新型中的连接装置除了能够实现折角角隅处的两个夹层板的连接外，还能适用于呈t形状分布的三个夹层板的连接，如图8所示，第三个夹层板为水平分布的，并与外角连接组件的另一侧连接，且在连接后两个水平分布的夹层板的上端再通过一水平连接板10连接，在进行安装时，先利用上述步骤将水平分布的一个夹层板与竖直分布的夹层板先连接固定后，然后取对应尺寸的水平连接板10，将该水平连接板10与夹层板的上面板1的端部以及外连接板4的外箭头结构7进行焊接，焊接方式为激光穿透焊，如图9所示，然后将另一个水平分布的夹层板的上面板1的端部与水平连接板10焊接，焊接方式为普通焊接，如图10所示，最后，再取一个制作好的内连接板5，将该内连接板5贴合该水平分布的夹层板以及竖直分布的夹层板的下面板2的外表面并分别对内连接板5的端部以及中部位置处进行焊接固定，如图11所示，完成了三个呈t形状分布的夹层板的焊接固定。

本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。