具备快拆装易更换接头的三明治结构及其制备方法

本发明涉及轻量化结构设计和军用设施/装备防护工程领域，具体是一种具备快拆装易更换接头的三明治结构及其制备方法。

背景技术：

1、三明治结构是近现代出现的具备多功能一体化应用的工程结构。该结构通常由轻质芯体和面板组成，由于芯体结构具备较强的可设计性，所以该结构已广泛应用于航空航天、交通运输、桥梁建筑、军用设备冲击防护等工程领域。

2、目前，受限于现有制造技术和工艺水平，三明治结构从工业化的批量制备到实际工程应用，通常需要将特质的结构部件进行拼接和组装。现阶段，针对三明治结构的拼接或装配方法主要包括：机械铆接、焊接和胶粘等。这些拼接工艺通常需要特殊的专业设备或附加材料，无法实现快速拆装、模块化更换等功能。同时，现有三明治结构的拼接方案大都需要在原结构上开展二次加工，如开孔、加热或化学涂料腐蚀等，这也影响了三明治结构的原有物理特性。上述传统工艺极大地限制了三明治结构的工程应用潜力。特别地，在军用设备抗爆抗冲击防护装甲的服役期间，快速、高效、模块化拼装/更换其防护装甲可显著提升军用设备的战场生存能力。因此，现有三明治结构的拼接和组装方法亟需改进。

技术实现思路

1、本发明为了解决现有技术的问题，提供了一种具备快拆装易更换接头的三明治结构及其制备方法，采用预制榫卯组件互相咬合实现三明治结构拼接，实现三明治结构的快拆装、易更换。预制销锁插入预制榫卯搭接空隙位置锁定咬合搭接的榫卯部件以保证榫卯咬合部件的牢固和稳定。

2、本发明提供了一种具备快拆装易更换接头的三明治结构，括多块三明治结构，三明治结构的边缘为榫卯结构，相邻两块三明治结构的榫卯结构配合连接，并通过销锁固定成整体结构。

3、进一步改进，所述榫卯结构包括榫头和卯头，三明治结构中的一边采用榫头，其对边采用卯头。

4、进一步改进，所述榫卯结构上预留有孔洞，销锁4榫卯结构预留的孔洞部位沿三明治结构的面内方向贯穿插入，使两侧的三明治夹芯结构连接。

5、进一步改进，所述三明治结构包括两块三明治面板以及夹在两块三明治面板中的芯体。

6、进一步改进，所述芯体的结构类型包括方形蜂窝、六边形蜂窝、泡沫金属芯体、泡沫聚氨酯芯体及其混杂芯体。

7、进一步改进，所述三明治面板的材料由碳钢、不锈钢、纯铝、铝合金、镁合金、钛合金或复合材料制备而成。在特殊的应用场景中，如军用装备和军用设施的抗爆或防弹等服役场景，三明治夹层结构的面板可以选择高强度金属材料、高强度纤维复合材料及其混杂复合材料；其面板厚度采用不等厚设计，以期进一步提升三明治夹层结构的服役性能。

8、进一步改进，所述销锁部件由不锈钢、纯铝、铝合金、镁合金、钛合金或复合材料制备而成，其截面形状为正方形、矩形、圆形。如有必要，可以调整预制销锁组件的壁厚，以实现本发明所述连接接头的连接性能。

9、进一步改进，所述三明治面板和榫卯结构的厚度不同。

10、本发明还提供了一种具备快拆装易更换接头的三明治结构的制备方法，包括以下步骤：

11、步骤1）将三明治面板与芯体装配成三明治夹芯结构；

12、步骤2）制备榫卯结构，包括榫头和卯头，将包括榫头和卯头分别固定在三明治夹芯结构对边上形成整体结构；

13、步骤3）将多块三明治夹芯结构按照榫卯结构配合连接，完成三明治夹芯结构的咬合状态的初步组装；

14、步骤4）将销锁从榫卯结构预留的孔洞部位沿三明治夹芯结构的面内方向贯穿插入，使两侧的三明治夹芯结构连接。

15、本发明有益效果在于：

16、1、采用预制榫卯组件互相咬合实现三明治结构拼接，实现三明治结构的快拆装、易更换。

17、2、预制销锁插入预制榫卯搭接空隙位置锁定咬合搭接的榫卯部件以保证榫卯咬合部件的牢固和稳定。

18、3、相较于传统连接方法，本发明所述的具备快拆装易更换接头的三明治结构，其连接方法不改变原有结构的物理特性和几何特征，且连接方式具有可逆、可重复使用等显著的工程优势。

19、4、在航空航天、船舶、军用装备等工程领域，尤其是在轻量化防护结构、战场环境下军用装备的爆炸冲击防护及其快速修复等工业领域具备极其广阔的工程应用前景。

技术特征：

1.一种具备快拆装易更换接头的三明治结构，其特征在于：包括多块三明治结构，三明治结构的边缘为榫卯结构，相邻两块三明治结构的榫卯结构配合连接，并通过销锁固定成整体结构。

2.根据权利要求1所述的具备快拆装易更换接头的三明治结构，其特征在于：所述榫卯结构包括榫头和卯头，三明治结构中的一边采用榫头，其对边采用卯头。

3.根据权利要求1所述的具备快拆装易更换接头的三明治结构，其特征在于：所述榫卯结构上预留有孔洞，销锁榫卯结构预留的孔洞部位沿三明治结构的面内方向贯穿插入，使两侧的三明治夹芯结构连接。

4.根据权利要求1所述的具备快拆装易更换接头的三明治结构，其特征在于：所述三明治结构包括两块三明治面板以及夹在两块三明治面板中的芯体。

5.根据权利要求4所述的具备快拆装易更换接头的三明治结构，其特征在于：所述芯体的结构类型包括方形蜂窝、六边形蜂窝、泡沫金属芯体、泡沫聚氨酯芯体及其混杂芯体。

6.根据权利要求4或5所述的具备快拆装易更换接头的三明治结构，其特征在于：所述面板部件的材料由碳钢、不锈钢、纯铝、铝合金、镁合金、钛合金或复合材料制备而成。

7.根据权利要求1或4所述的具备快拆装易更换接头的三明治结构，其特征在于：所述销锁部件由不锈钢、纯铝、铝合金、镁合金、钛合金或复合材料制备而成，其截面形状为正方形、矩形、圆形。

8.根据权利要求4所述的具备快拆装易更换接头的三明治结构，其特征在于：所述三明治面板和榫卯连接部位面板的厚度不同。当结构需要较高的连接性能时，可增加榫卯连接部位的面板厚度，以避免连接部位发生结构初始失效；当结构对于三明治结构的完整性要求较高而对于结构连接部位的连接强度不做要求时，可以适当降低榫卯连接部位的面板厚度，以避免三明治结构在服役过程中出现初始失效。

9.一种权利要求1所述具备快拆装易更换接头的三明治结构的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

技术总结
本发明针对应用于军用设施和装备的抗爆抗冲击防护三明治装甲结构提出了一种具备快拆装易更换接头的三明治结构，包括多块三明治结构，三明治结构的边缘为榫卯结构，相邻两块三明治结构的榫卯结构配合连接，并通过销锁固定成整体结构。所述榫卯结构包括榫头和卯头，三明治结构中的一边采用榫头，其对边采用卯头。所述榫卯结构上预留有孔洞，销锁在预留的孔洞部位沿三明治结构的面内方向贯穿插入，使两侧的三明治夹芯结构连接。本发明采用预制榫卯组件互相咬合实现三明治结构拼接，实现三明治结构的快拆装、易更换。预制销锁插入预制榫卯搭接空隙位置锁定咬合搭接的榫卯部件以保证榫卯咬合部件的牢固和稳定。

技术研发人员：卢天健,张磊,赵振宇,任建伟,巨圆圆,张智扬,高辉遥
受保护的技术使用者：南京航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16