平面点阵复合材料板及制备方法技术

本发明专利技术涉及平面点阵复合材料板，属于飞行器及其他复合材料结构设计技术领域。该板由多条复合材料层压板相互镶嵌形成平面点阵栅格板。该栅板之间形成的每个栅格为六角星空间。该板制备方法包括：首先按照传统的层压板工艺制备复合材料层压板，并将该复合材料层压板按设计方案制成带缺口的栅板，该栅板的缺口的深度为栅板高度的二分之一，栅板之间在缺口处采用胶接镶嵌，多个栅板胶接镶嵌后形成点阵复合材料板。本发明专利技术的结构可提高复合材料结构的承载效率，从而减轻复合材料结构的重量，而且工艺简便、成本低；进一步可以该结构为基础进行功能化设计，实现隐身、智能化以及其他功能性要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于飞行器及其他复合材料结构设计
，特别涉及平面点阵复合材料结构设计。
技术介绍
复合材料由于其高的比强度和比刚度，近几十年来在国内外工程界得到了广泛的应用。目前，复合材料的应用还是以传统的层压板为主。点阵复合材料是一种新的复合材料概念，即把复合材料按照一定的构型离散化以后，从而具有更高的承载效率和潜在的多功能特征(如隐身功能和智能化功能)。目前在相关的国际
内，点阵复合材料结构主要有以下三种第一种是俄罗斯的Anisogrid Lattice Structures，结构形状一般为柱面或锥面，点阵单元形状为六角星形，采用缠绕工艺成型，点阵构件内的纤维是单向的，纤维体积含量约为40％；第二种是美国的Isogrid CompositeStructures，使用单向的碳纤维预浸料采用混杂模具成型，点阵单元形状为三角形，纤维体积含量约为30％；第三种是美国的Interlocked Composite Grid Structures，点阵单元形状为矩形，点阵构件使用单向的碳纤维预浸料通过拉挤工艺成型，然后采用镶嵌工艺将点阵构件组合在一起，纤维体积含量约为80％。以上这三种主要的点阵复合材料结构在应用方面尚存在一些不足之处。AnisogridLattice Structures的纤维含量比较低，力学性能也就比较弱；由于缠绕工艺的特点，一般只能成型柱面或者锥面结构；另外其纤维方向是单向的，不适于承受横向载荷。Isogrid Composite Structures的基本单元为三角形，每个交点都有三组构件交叉从而导致了更低的纤维含量和力学性能，其纤维的单向性同样使得结构不适于承受横向载荷。Interlocked Composite Grid采用拉挤工艺形成点阵材料的构件，而碳纤维的拉挤非常困难，目前在国内外都是一个很不成熟的工艺；此外，这种点阵结构的纤维也是单向的，同样不适于承受横向载荷。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种平面点阵复合材料板及其制备方法，该结构可提高复合材料结构的承载效率，从而减轻复合材料结构的重量，提高相应的使用复合材料的装备或者设施的性能，而且工艺简便、成本低；进一步可以该结构为基础进行功能化设计，实现隐身、智能化以及其他功能性要求。本专利技术提出的一种平面点阵复合材料板，其特征在于，由多条复合材料层压板相互镶嵌形成平面点阵栅格板。本专利技术制备平面点阵复合材料板的方法其特征在于，包括以下步骤 1)首先按照传统的层压板工艺制备复合材料层压板，2)并将该复合材料层压板按设计方案制成带缺口的栅板，该栅板的缺口的深度为栅板高度的二分之一，3)栅板之间在缺口处采用胶接镶嵌，4)多个栅板胶接镶嵌后形成点阵复合材料板。本专利技术的技术特点和效果本专利技术的点阵复合材料板属于一种平面点阵复合材料，以传统的复合材料层压板工艺为基础，工艺简便、成本低。点阵复合材料的纤维体积含量为65％，具有良好的力学性能，结构效率高并可以承受多种情况的载荷。这种点阵复合材料板在航天航空飞行器结构等国防军事装备上可以得到广泛的应用，比如可以作为夹层结构的夹芯用于壁板、客舱地板，还可以用作大尺度卫星天线反射器的内部稳定结构，还可以用于军舰甲板，等等。民用方面，可以利用其特有的吸收能量的破坏模式用作汽车耐撞结构，还可以直接用作地板的支撑结构，等等。总之，这种六角星点阵复合材料板在军事或者民用领域均具有很大的应用潜力。本专利技术的点阵复合材料板的制备是以传统的复合材料层压板的制备工艺为基础的，不需要增加新的设备，工艺简便、成本低。特别是制备六角星点阵复合材料板，栅板之间是两两相交，工艺更加简便。镶嵌的缺口处采用胶接工艺以增强连接强度。该种材料结构在多种载荷情况下都有较高的承载效率。同比情况下，采用点阵复合材料结构可以减轻重量10％。同时，利用点阵材料的电磁性能和内部的自由空间，还可以该结构为基础实现一些功能化设计要求，如实现隐身、智能化以及其他功能性要求。附图说明图1为本专利技术的点阵复合材料结构示意图。图2为本专利技术的带缺口的复合材料层压板局部示意图。图3为本专利技术的镶嵌在一起的两个栅板局部示意图。具体实施例方式本专利技术设计的一种平面点阵复合材料板实施例结合附图详细说明如下本专利技术的结构如图1所示，由多条复合材料层压板制成的带缺口的栅板1相互镶嵌而成的平面点阵栅格板，该栅板之间形成的每个栅格为六角星空间2。本专利技术的制作方法说明如下首先按照传统的层压板工艺制备复合材料层压板，并将复合材料层压板按设计方案制成带缺口12的栅板1，如图2所示。栅板1的缺口12的深度为栅板高度的二分之一，栅板的高度和厚度的取值是按照设计方案的要求决定，通常取决于载荷情况。两个缺口之间的距离决定了六角星点阵单元的大小，这个距离也是按照设计要求决定。每两个栅板之间在缺口处镶嵌，并在缺口处用高强度胶进行胶接处理，如图3所示。图中，31是复合材料层压板制备的两个栅板；32是两个栅板之间进行胶接镶嵌的位置；33为其余尚未镶嵌的缺口。很多个栅板胶接镶嵌后即形成六角星点阵复合材料板，如图1所示。权利要求1.一种平面点阵复合材料板，其特征在于，由多条复合材料层压板相互镶嵌形成平面点阵栅格板。2.如权利要求1所述的平面点阵复合材料板，其特征在于，该栅格板之间的每个栅格为六角星形。3.一种制备平面点阵复合材料板的方法其特征在于，包括以下步骤1)首先按照传统的层压板工艺制备复合材料层压板，2)并将该复合材料层压板按设计方案制成带缺口的栅板，该栅板的缺口的深度为栅板高度的二分之一，3)栅板之间在缺口处采用胶接镶嵌，4)多个栅板胶接镶嵌后形成平面点阵复合材料栅格板。4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤3)中为每两个栅板之间在缺口处采用胶接镶嵌，形成六角星平面点阵复合材料栅格板。全文摘要本专利技术涉及平面点阵复合材料板，属于飞行器及其他复合材料结构设计
该板由多条复合材料层压板相互镶嵌形成平面点阵栅格板。该栅板之间形成的每个栅格为六角星空间。该板制备方法包括首先按照传统的层压板工艺制备复合材料层压板，并将该复合材料层压板按设计方案制成带缺口的栅板，该栅板的缺口的深度为栅板高度的二分之一，栅板之间在缺口处采用胶接镶嵌，多个栅板胶接镶嵌后形成点阵复合材料板。本专利技术的结构可提高复合材料结构的承载效率，从而减轻复合材料结构的重量，而且工艺简便、成本低；进一步可以该结构为基础进行功能化设计，实现隐身、智能化以及其他功能性要求。文档编号F16S3/00GK1676984SQ200510069318公开日2005年10月5日 申请日期2005年5月13日 优先权日2005年5月13日专利技术者孟凡颢, 范华林, 杨卫 申请人:清华大学 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种平面点阵复合材料板，其特征在于，由多条复合材料层压板相互镶嵌形成平面点阵栅格板。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孟凡颢，范华林，杨卫，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]