一种采用椰树仿生结构的泡沫增强体

一种采用椰树仿生结构的泡沫增强体
【技术领域】
1.本实用新型涉及泡沫结构技术，尤其涉及一种采用椰树仿生结构的泡沫增强体。


背景技术：

2.现有的泡沫增强体普遍采用材料的无规共混方法制成，通常材料短玻璃纤维的无规共混，使得材料的力学性能各向同性，同时需要消耗大量的玻璃短纤维。由于大量的短玻璃纤维的填充，使得材料的微观结构容易出现细微的缺陷，如其应力集中点会导致结构力学性能的下降。
3.连续纤维增强法将长纤维均匀连续分布于所增强的基体内，往往通过纤维与基体共挤出成型的方式来实现，填充量受限；且只能简单通过纤维的添加量来控制基体的力学性能，比如弯曲模量等，纤维增强的效率不高。
4.因此，现有的玻纤增强技术都采用无规共混的模式，无论是短纤维还是长纤维，所以，从玻纤的分布上无法进行材料性能的设计，造成玻纤材料的浪费，性能设计上也存在设计方案可选性差和少等问题。


技术实现要素：

5.本实用新型提供一种采用椰树仿生结构的泡沫增强体，通过预排列纤维的分布，再灌入发泡基体成型，以及控制纤维束螺旋夹角的方式实现结构件性能的可控设计。
6.本实用新型至少一个实施例所采用的技术方案是：
7.本实用新型的实施例提供一种采用椰树仿生结构的泡沫增强体，通过同角度改变连续纤维束的螺旋角度来控制弯曲模量，该泡沫增强体包括多条纤维束；
8.多条所述纤维束穿套安装于一网筒内，该网筒采用前后贯通且壁面透气筒体结构；
9.所述网筒两端的敞口分别设有封盖密封的上封盖和下底盖；
10.所述下底盖上由周向外围至中心至少三分之一处分别开设有沿圆环状均匀分布且由外至内逐渐由密至疏、用于纤维束一端定位固定的阵列固定孔；
11.所述上封盖设有与所述下底盖上的阵列固定孔一一同轴度对应、用于所述纤维束另一端穿套收束紧固的阵列穿套孔；
12.所述上封盖上的阵列穿套孔一一穿套每条纤维束后、控制上封盖带动每条纤维束相对所述下底盖沿周向旋转实现多条纤维束同角度倾斜的螺旋角；
13.所述网筒内灌注发泡胶或者可以固化的液体前驱体、并加热发泡对具有螺旋角的多条纤维束固化，固化后拆除上封盖、下底盖及网筒形成具有椰子树纤维螺旋结构的发泡体。
14.优选地，所述纤维束为玻璃连续长纤维、玻璃连续中空纤维、玄武岩纤维或碳纤维。
15.优选地，所述网筒为便于发泡胶或者可以固化的液体前驱体中聚氨酯与空气发生
发泡反应的多孔筒状不锈钢编织网体。
16.优选地，所述纤维束的螺旋角为0～20
°
。
17.优选地，所述纤维束表面还环氧浸埝处理有用于增强纤维束之间的沾合力和提高发泡材料基体与纤维束之间沾合力的处理剂，该处理剂可以为环氧、有机硅偶联剂或聚氨酯。
18.本实用新型的有益效果是：
19.本实用新型中，泡沫增强体仿生采用椰子树的纤维排列结构，上封盖和下底盖有效配合，来通过同角度改变多条连续纤维束的螺旋角度，再在网筒灌入发泡固化的基体成型来控制弯曲模量，通过纤维束的预排列分布和调整纤维螺旋夹角来实现泡沫结构件性能的可控设计，并实现纤维使用的经济性。具体效果包括以下几点：
20.1)、纤维束的加入采用预先排布，后加入泡沫反应基体成型，成型的灵活性高，适用于更大的、且不适用于挤出成型的结构件；
21.2)、纤维束使用量更加经济，依据泡沫增强体结构件的应力集中特点，在应力集中的压缩和拉伸处进行纤维的密度布局和设计，大幅降低纤维束的使用量，使纤维束具有更好的增强效果；
22.3)、通过纤维束的螺旋角来控制泡沫增强体结构件的力学性能，尤其是弯曲弹性模量的控制，使得材料的设计更加具备弹性化。
【附图说明】
23.图1是本实用新型实施例未灌入发泡胶的拆解结构示意图；
24.图2是本实用新型实施例中的剖视结构示意图；
25.图3是本实用新型实施例中的立体结构示意图。
26.附图标记：
27.1、上封盖；2、纤维束；3、网筒；4、下底盖；5、阵列固定孔；6、阵列穿套孔；7、发泡胶。
【具体实施方式】
28.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
29.一种采用椰树仿生结构的泡沫增强体，如图1至图3所示，通过同角度改变连续纤维束的螺旋角度来控制弯曲模量，该泡沫增强体包括多条纤维束2，多条纤维束2穿套安装于一圆柱形的网筒3内，该网筒3采用前后贯通且壁面透气筒体结构，网筒3两端的敞口分别设有封盖密封的圆形上封盖1和圆形下底盖4；下底盖4上由周向外围至中心至少三分之一处分别开设有沿圆环状均匀分布且由外至内逐渐由密至疏、用于纤维束一端定位固定的阵列固定孔5；上封盖1设有与下底盖4上的阵列固定孔5一一同轴度对应、用于纤维束另一端穿套收束紧固的阵列穿套孔6；上封盖1上的阵列穿套孔5一一穿套每条纤维束2后、控制上封盖1带动每条纤维束2相对下底盖4沿周向旋转实现多条纤维束2同角度倾斜的螺旋角，该实施例中螺旋角优选5
°
；网筒3内灌注发泡胶7或者可以固化的液体前驱体、并加热发泡对
具有螺旋角的多条纤维束2固化，固化后拆除上封盖1、下底盖4及网筒3形成具有椰子树纤维螺旋结构的发泡体。
30.其中，纤维束2为玻璃连续长纤维、玻璃连续中空纤维、玄武岩纤维或碳纤维，纤维束2表面还环氧浸埝处理有用于增强纤维束2之间的沾合力和提高发泡材料基体与纤维束2之间沾合力的处理剂，该处理剂可以为环氧、有机硅偶联剂或聚氨酯；该网筒3为便于发泡胶或者可以固化的液体前驱体中聚氨酯与空气发生发泡反应的多孔圆筒状不锈钢编织网体。
31.该实施例中，泡沫增强体仿生采用椰子树的纤维排列结构，通过上封盖1和下底盖4的有效配合，通过同角度改变多条连续纤维束2的螺旋角度，再在网筒3灌入发泡固化的基体成型来控制弯曲模量，通过纤维束2的预排列分布和调整纤维螺旋夹角来实现泡沫结构件性能的可控设计，适用于加工更大的、且不适用于挤出成型的结构件；并依据泡沫增强体结构件的应力集中特点，在应力集中的压缩和拉伸处进行纤维的密度布局和设计，大幅降低纤维束2的使用量、实现纤维使用的经济性，并使纤维束2具有更好的增强效果。
32.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
33.以上所述实施例只是为本实用新型的较佳实施例，并非以此限制本实用新型的实施范围，凡依本实用新型之形状、构造及原理所作的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围内。