一种类桁架点阵夹芯结构体的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明具体涉及一种类桁架点阵夹芯结构体。
【背景技术】
[0002] 复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观 微观上组成具有新性能的材料。复合材料具有许多其他材料不具备的优点，如高比强度、高 比模量、可设计性好、制造工艺简单、热稳定性好和高温性能好，不同种类的复合材料还具 有不同的优良性能，例如抗疲劳性、抗冲击性、透电磁波性、减振阻尼性和耐腐蚀性等。复合 材料应用极其广泛，在航空领域，国内外已经将复合材料应用于飞机机身、机翼、驾驶舱、螺 旋桨、雷达罩、机翼表面整流装置等。在航天工程中，复合材料也扮演着重要的角色。为了 满足航空航天大型结构的力学性能和多功能性的要求，迫切需要开发新型的航空航天超轻 质高强度多功能材料。点阵夹芯结构的设计体现了汇集材料设计、结构设计和多功能设计 为一身的协同优化设计理念。复合材料点阵夹芯结构因具有优良的力学性能和潜在的多功 能应用价值，吸引了国内外许多优秀的力学学者对其进行研宄。目前，对该结构基本力学性 能的理论研宄已经趋于成熟，但是制备出的结构力学性能与理论预测的结果相差甚远，从 而限制了结构的广泛应用。制备工艺的好坏直接影响结构服役时间长短和结构安全可靠程 度。因此，很有必要将制备工艺作为研宄复合材料点阵夹芯结构的重中之重。现有类桁架 点阵夹芯结构体，不但因其结构复杂使其制备过程繁琐，且不易实现粘接工作，这种结构体 剪切性能不佳，抗震效果不够稳定。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种类桁架点阵夹芯结构体，首先通过优化其结构参数来提 高其剪切性能；其次，分析面板与芯子的铺设角度、上下面板厚度差以及面板厚度对结构固 有模态的影响，以解决现有类桁架点阵夹芯结构体因结构复杂使其剪切性能不佳以及结构 发生共振而导致的安全问题。
[0004] 本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：
[0005] 一种类桁架点阵夹芯结构体，它包括上面板、下面板、多个第一拼接板条和多个第 二拼接板条，每个第一拼接板条沿其长度方向均匀加工有多个第一凸曲面和多个第一凹曲 面，第一凸曲面和第一凹曲面交替排列且形状相同；每个第二拼接板条沿其长度方向均匀 加工有多个第二凸曲面和多个第二凹曲面，第二凸曲面和第二凹曲面交替排列且形状相 同，多个第一拼接板条和多个第二拼接板条交叉排列在上面板和下面板之间，当多个第一 拼接板条和多个第二拼接板条交叉排列时，每个第一拼接板条中的第一凸曲面的顶面与其 对应的第二拼接板条的第二凸曲面的顶面相重合并贴紧；每个第一拼接板条中的第一凹曲 面的底面与其对应的第二拼接板条的第二凹曲面的底面相重合并贴紧。
[0006] 一种类桁架点阵夹芯结构体，它包括上面板、下面板、多个第一拼接板条和多个第 二拼接板条，每个第一拼接板条沿其长度方向均匀加工有多个第一凸曲面和多个第一凹曲 面，第一凸曲面和第一凹曲面交替排列且形状相同；每个第二拼接板条沿其长度方向均匀 加工有多个第二凸曲面和多个第二凹曲面，第二凸曲面和第二凹曲面交替排列且形状相 同，多个第一拼接板条和多个第二拼接板条交叉排列在上面板和下面板之间，当多个第一 拼接板条多个第二拼接板条交叉排列时，每个第一拼接板条中的第一凸曲面的顶面位于其 对应的第二拼接板条的第二凹曲面的底面的正上方且所述第一凸曲面的顶面与其相邻的 第二凸曲面的顶面处于同一平面上；每个第一拼接板条中的第一凹曲面的底面位于其对应 的第二拼接板条的第二凸曲面的顶面的正下方且与其相邻的第二凹曲面的顶面处于同一 平面上。
[0007] 本发明与现有技术相比的有益效果：
[0008] 点阵夹芯结构是一种具有优良力学性能的超轻质多孔周期性结构，本发明的结构 设计新颖合理，本发明的整体结构通过多个第一拼接板条和多个第二拼接板条拼接在上面 板和下面板之间即可形成，首先通过优化其结构参数来提高其剪切性能；其次，便于分析面 板与芯子的铺设角度、上下面板厚度差以及面板厚度对结构固有模态的影响。
[0009] 目前，对点阵夹芯结构的优化设计多以提高点阵芯子的等效刚度和等效强度为目 标，但是结构的整体等效强度也取决于面芯界面结合强度，没有考虑多种因素的耦合影响 可能导致设计出的结构出现"木桶效应"，即整体屈服破坏、面芯界面脱胶破坏以及芯子杆 件屈曲失稳等。为了防止木桶效应在所设计出的结构中发生，本发明综合考虑了芯子与面 芯界面可能发生的破坏模式对结构进行协同优化。
【附图说明】
[0010] 图1是90°正对称类桁架点阵夹芯结构体的立体结构示意图，
[0011] 图2是图1中不带上面板1的立体结构示意图，
[0012] 图3是90°正对称类桁架点阵夹芯结构体的侧视结构示意图，
[0013] 图4是90°反对称类桁架点阵夹芯结构体的立体结构示意图，
[0014] 图5是图4中不带上面板1的立体结构示意图，
[0015] 图6是90°反对称类桁架点阵夹芯结构体的侧视结构示意图，
[0016] 图7是45°正对称类桁架点阵夹芯结构体的立体结构示意图，
[0017] 图8是图7中不带上面板1的立体结构示意图，
[0018] 图9是45°正对称类桁架点阵夹芯结构体的侧视结构示意图，
[0019] 图10是45°反对称类桁架点阵夹芯结构体的立体结构示意图，
[0020] 图11是图10中不带上面板1的立体结构示意图，
[0021] 图12是45°反对称类桁架点阵夹芯结构体的侧视结构示意图，
[0022] 图13为90°正对称类桁架点阵夹芯结构体中多个第一拼接板条和多个第二拼接 板条的另一种排布方式的立体图，
[0023] 图14为90°反对称类桁架点阵夹芯结构体中多个第一拼接板条和多个第二拼接 板条的另一种排布方式的立体图，
[0024] 图15为45°正对称类桁架点阵夹芯结构体中多个第一拼接板条和多个第二拼接 板条的另一种排布方式的立体图，
[0025] 图16为45°反对称类桁架点阵夹芯结构体中多个第一拼接板条和多个第二拼接 板条的另一种排布方式的立体图。
[0026] 图17是单胞的立体结构示意图；
[0027] 图18是类桁架复合材料点阵夹芯结构中单胞第一受力简化示意图；
[0028] 图19是类桁架复合材料点阵夹芯结构中单胞第二受力简化示意图；
[0029] 图20是类桁架复合材料点阵夹芯结构中单胞第三受力简化示意图；
[0030] 图21是类桁架复合材料点阵夹芯结构中单胞第四受力简化示意图；
【具体实施方式】
【具体实施方式】 [0031] 一：结合图1、图2、图3、图7、图8、图9、图13和图15说明本实施方 式，本实施方式包括上面板1、下面板2、多个第一拼接板条3和多个第二拼接板条4,每个第 一拼接板条3沿其长度方向均匀加工有多个第一凸曲面3-1和多个第一凹曲面3-2,第一凸 曲面3-1和第一凹曲面3-2交替排列且形状相同；每个第二拼接板条4沿其长度方向均匀 加工有多个第二凸曲面4-1和多个第二凹曲面4-2,第二凸曲面4-1和第二凹曲面4-2交替 排列且形状相同，多个第一拼接板条3和多个第二拼接板条4交叉排列在上面板1和下面 板2之间，当多个第一拼接板条3和多个第二拼接板条4交叉排列时，每个第一拼接板条3 中的第一凸曲面3-1的顶面与其对应的第二拼接板条4的第二凸曲面4-1的顶面相重合并 贴紧；每个第一拼接板条3中的第一凹曲面3-2的底面与其对应的第二拼接板条4的第二 凹曲面4-2的底面相重合并贴紧。本实施方式中多个第一拼接板条3和多个第二拼接板条 4如此的分布方式称为正对称式。
【具体实施方式】 [0032] 二：结合图1和图3说明本实施方式，本实施方式多个第一拼接板条 3沿下面板2的长度方向匀布在下面板2的上端面上，多个第二拼接板条4沿下面板2的宽 度方向匀布在下面板2的上端面上。本实施方式中多个第一拼接板条3的走向、多个第二 拼接板条4的走向分别与下面板2的边缘呈现相互垂直关系，即将这种结构称为90°正对 称类桁架点阵夹芯结构体。多个第一拼接板条3和多个第二拼接板条4与上面板1的连接 关系与下面板2相同。其他组成及连接关系与一相同。
【具体实施方式】 [0033] 三：结合图7和图9说明本实施方式，本实施方式中多个第一拼接板 条3沿下面板2的一个对角线的方向匀布在下面板2的上端面上，多个第二拼接板条4沿 下面板2的另一个对角线的方向匀布在下面板2的上端面上。本实施方式中多个第一拼接 板条3的走向、多个第二拼接板条4的走向分别与下面板2的对角线呈现相互平行关系，即 将这种结构称为45°正对称类桁架点阵夹芯结构体。多个第一拼接板条3和多个第二拼接 板条4与上面板1的连接关系与下面板