一种带侧向通气孔的二维密排阵列复材管夹层及其加工方法

本发明属于夹层结构复合材料制造领域，具体地说是一种带侧向通气孔的二维密排阵列复材管夹层及其加工方法。

背景技术：

二维密排蜂窝夹层属于弱刚度难加工结构。因其具有较小的密度、优异的抗冲击、减振、高比强度和比刚度等特点，作为优良的高强度和超轻型结构，广泛应用于航空、航天、卫星、汽车等工业产品制造中。

二维密排阵列复材管夹层是二维密排蜂窝夹层的一种，其原胞有多种形状，例如圆形和正六边形。由于部分二维密排阵列复材管不是二维密铺结构，其各个原胞之间存在缝隙。二维密排蜂窝阵列复材管夹层通常由夹芯层的上下两面胶接(或钎焊)上下两个较薄的表板或蒙皮而成。为增强结构抗氧化能力和提高结构使用寿命，常对二维密排蜂窝夹层结构进行抽真空和填充气体处理。

目前用于二维密排蜂窝夹层的抽真空方法，通常是在夹芯层与上下两个薄板未粘接时使用真空泵将其抽真空，在抽真空的同时利用粘接剂完成夹芯层与上下两个薄板的粘接。该方法需要使用热压机与冷压机，所需设备投资比较大，热压机工作温度达到100摄氏度以上，消耗能源较大，不适用于二维密排阵列复材管夹层，且使用该法无法为夹层填充气体。金祖森等人在专利no98240600.2蜂窝纸板的开槽纸芯中提出一种用于二维密排蜂窝夹层的抽真空方法，是沿中心线在夹芯层的底面上每一排原胞的壁上设计有通气孔，在完成夹芯层与上下两个薄板的粘接后对其进行抽真空处理。但是该方法只适用于密铺蜂窝夹层，若用于有缝隙的二维密排阵列复材管夹层，则无法保证排尽原胞间缝隙内的空气，且通气孔所占空间较大。因此，急需提出一种对设备要求较小、通气孔所占空间较小、便于空气排尽的带侧向通气孔的二维密排阵列复材管夹层，并提出其加工方法。

技术实现要素：

根据上述提出的技术问题，而提供一种带侧向通气孔的二维密排阵列复材管夹层及其加工方法。本发明的技术手段如下：

一种带侧向通气孔的二维密排阵列复材管夹层，包括紧邻有序排布的若干复合材料原胞，所述复合材料原胞的截面为正六边形，相邻排原胞间错位排布，错位区域形成原胞间缝隙，所述原胞上加工或制造至少三个通气孔，所述原胞间缝隙至少与一个相邻原胞相通。

进一步地，第一类通气孔设置在每个原胞的右上壁和左上壁上，其用于贯通连接相邻两个原胞及其所夹缝隙。

第二类通气孔为非贯通通气孔，设置在每个原胞的右下壁上，其用于连通各个原胞与右下侧原胞间缝隙。

进一步地，将部分第一类通气孔设置在对应原胞的右下壁和左下壁上，将对应的第二类通气孔设计在对应原胞的右上壁上。

进一步地，所述的通气孔设置位置包括二维密排阵列复材管夹层的原胞端面上，或是原胞侧面上。

本发明还提供了上述带侧向通气孔的二维密排阵列复材管夹层的加工方法，包括以下步骤：

(1)使用胶将制备完成的复材单管相对应的棱粘接起来；

(2)将粘接完的二维密排阵列复材管安装在机床上，控制刀具在相应位置加工出通气孔；

(3)将二维密排阵列复材管与上下两个薄板粘接；

(4)通过通气孔对二维密排阵列复材管夹层进行抽真空和填充气体处理。

进一步地，粘接过程中相邻两个单管最靠近的两个边呈60°夹角，相邻的三个复材管围成一个原胞间缝隙。

进一步地，所述的通气孔设置位置包括二维密排阵列复材管夹层的原胞端面上，或是原胞侧面上。

进一步地，填充的气体包括惰性气体。

本发明具有以下优点：

1、密度较小。本发明采用了相邻原胞间错位排布的结构，避免了因相邻原胞紧贴而产生双层壁，因此密度较密铺蜂窝夹层低。

2、本发明中设置通气孔的位置均是薄壁，通气孔数量较少且所占空间较小，对二维密排阵列复材管夹层的刚度的影响极小。

3、本发明中通气孔在二维密排阵列复材管夹层的位置分布于夹层上，气体从“三明治”夹层结构的侧面排出或导入，避免了在“三明治”夹层结构上下蒙皮上开孔，保证了蒙皮功能和结构的完整性。

本发明提供的加工方法用于加工带侧向通气孔的二维密排阵列复材管夹层，可对该夹层进行抽真空和填充气体处理。该加工方法操作简单，需要设备简单，成本较低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的二维密排阵列复材管夹层示意图；

图2为本发明实施例中二维密排蜂窝阵列复材管夹层的侧向通气孔示意图；

图3为本发明实施例中二维密排蜂窝阵列复材管夹层的带侧向通气孔示意图；

图4为本发明实施例中侧向通气孔设置在二维密排阵列复材管夹层端面的示意图；

图5为本发明实施例中侧向通气孔设置在二维密排阵列复材管夹层侧面的示意图；

图中，1为原胞，2为原胞间缝隙，矩形标记为第一类通气孔，圆形标记为第二类通气孔。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

本发明公开了一种带侧向通气孔的二维密排蜂窝阵列复材管夹层，所述的通气孔位于夹芯层端面或侧面上。该结构具体包括紧邻有序排布的若干原胞，所述原胞的截面为正六边形，相邻排原胞间错位排布，错位区域形成原胞间缝隙，所述原胞上设有至少三个通气孔，所述原胞间缝隙至少与一个相邻原胞相通。所述的原胞指的是二维平面内最小单元，其常用形状为正六边形等。所述的原胞间缝隙指的是相邻数个原胞的边界线所围成的缝隙，其形状为正三角形。所述的一排原胞指的是沿水平方向中心点在同一条直线上的一系列原胞。

如图1所示，本实施例中，原胞均为同种规格的正六边形，需要对原胞1和原胞间缝隙2进行抽真空和填充气体处理。如图2所示，矩形标记为第一类通气孔，设置在每排原胞的的右上壁和左上壁上，其用于连通每排的原胞与原胞间缝隙，对各个原胞内部进行抽真空与填充气体处理；圆形标记为第二类通气孔，设置在每个原胞的右下壁上，其用于连通各个单元与右下侧单元间缝隙，对各个右下侧原胞间缝隙进行抽真空与填充气体处理。

如图3所示，作为优选的方案，将部分第一类通气孔设计在对应原胞的右下壁和左下壁上，将对应的第二类通气孔设计在对应原胞的右上壁上。图4和图5为开口的位置改变后的方案以及优选方案的示意图。

所述的填充的气体一般是惰性气体，例如氮气。其目的是避免夹芯层的氧化，以增强二维密排蜂窝夹层结构的抗氧化能力和提高其使用寿命。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。