一种混合结构连接件及其制备方法技术

本公开是关于航天技术领域，公开一种混合结构连接件，用于火箭发动机部件之间的连接，该混合结构连接件包括：金属框架，所述金属框架围成一腔室；金属承重结构，位于所述腔室内；金属点阵结构，填充于所述金属承重结构与所述腔室的间隙内；阻尼结构，填充于所述金属点阵结构的孔隙内。金属承重结构采用金属制备而成，其可以提高连接件的承载能力，金属点阵结构相比于完整的金属结构可减轻结构重量，填充的阻尼结构能够吸收能量，能够起到缓冲减振效果，该混合结构连接件可实现火箭发动机部件之间的连接处的减重和减振。间的连接处的减重和减振。间的连接处的减重和减振。

【技术实现步骤摘要】
一种混合结构连接件及其制备方法


[0001]本公开涉及航天
，具体而言，涉及一种混合结构连接件及其制备方法。

技术介绍

[0002]液体火箭发动机中的金属构件正朝着复杂、薄壁、整体化、轻量化和高可靠的方向发展。火箭发动机结构复杂，主要由推力室、涡轮泵、燃气发生器、启动器和各种阀门、调节器、管路等组成，各组零件之间采用板、杆、托架、耳片等进行相互连接。火箭发动机在发射和飞行过程中会产生极为强烈的振动，这种严苛的环境要求连接件需要具备承载、吸能、抗振的能力以避免结构自身失效，同时也要尽可能弱化振源产生的振动向临近组件的传递。
[0003]相关技术中，火箭发动机与相关零件通过连接件进行连接，该连接件存在重量大且减震效果差的缺陷。
[0004]需要说明的是，在上述
技术介绍
部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

[0005]本公开的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种混合结构连接件及其制备方法。
[0006]根据本公开的一个方面，提供一种混合结构连接件，用于火箭发动机部件之间的连接，包括：金属框架，所述金属框架围成一腔室；金属承重结构，位于所述腔室内；金属点阵结构，填充于所述金属承重结构与所述腔室的间隙内；阻尼结构，填充于所述金属点阵结构的孔隙内。
[0007]在本公开的示例性实施例中，所述金属点阵结构的单胞构型为BCCZ型。
[0008]在本公开的示例性实施例中，所述阻尼结构的密度小于所述金属承重结构的密度，且所述阻尼结构的阻尼损耗因子大于等于0.2。
[0009]在本公开的示例性实施例中，所述阻尼结构的材料为聚氨酯或硅橡胶，所述金属框架、所述金属承重结构、所述金属点阵结构的材料为钛铝合金。
[0010]在本公开的示例性实施例中，所述腔室包括相互连通的第一腔室、第二腔室和第三腔室，所述第三腔室位于所述第一腔室和所述第二腔室之间，且所述第一腔室、所述第二腔室关于所述第三腔室镜像对称，所述第一腔室、所述第二腔室沿垂直于所述第三腔室所在平面的方向在所述第三腔室所在平面的正投影为L型，且L型的交点位于所述第三腔室的一个顶角处；所述金属承重结构包括主体部、第一连接部和第二连接部，所述主体部的一个侧边具有在其延伸方向上相对设置的第一端和第二端，所述第一连接部连接于所述主体部的第一端，所述第二连接部连接于所述主体部的第二端；其中，所述第一连接部包括位于所述主体部两侧的第一子连接部和第二子连接部，所述第二连接部包括位于所述主体部两侧的第三子连接部和第四子连接部，所述第一子连接部和所述第三子连接部位于所述第一腔室内，所述第二子连接部和所述第四子连接部位于所述第二腔室，所述主体部位于所述第
三腔室内。
[0011]在本公开的示例性实施例中，所述第一子连接部、所述第二子连接部关于所述主体部镜像对称，所述第三子连接部、所述第四子连接部关于所述主体部镜像对称；所述第一子连接部具有第一过孔，所述第二子连接部具有第二过孔，且所述第一过孔沿垂直于所述第一子连接部所在平面的方向贯穿所述第一腔室，所述第二过孔沿垂直于所述第二子连接部所在平面的方向贯穿所述第二腔室，且所述第一过孔与所述第二过孔关于所述第三腔室镜像对称；所述第二连接部包括在所述主体部的第一端和第二端的连接方向上相对设置的第一端面和第二端面，所述第二端面位于所述第一端面远离所述第一连接部的一侧，所述第二连接部弯折设置，且所述第二连接部沿所述第二端面远离所述第一端面的方向弯折。
[0012]在本公开的示例性实施例中，所述金属承重结构的主体部中具有镂空部，且所述镂空部中填充有所述金属点阵结构。
[0013]在本公开的示例性实施例中，所述金属框架的厚度大于等于0.475
㎜
且小于等于0.525
㎜
。
[0014]在本公开的示例性实施例中，所述金属框架、所述金属承重结构与所述金属点阵结构采用3D打印形成。
[0015]根据本公开的另一方面，还提供一种混合结构连接件的制备方法，用于制备本公开任意实施例所述的混合结构连接件，所述方法包括：使用预设算法对目标连接件进行优化，得到金属承重结构；基于所述目标连接件确定金属框架；基于所述金属框架和所述金属承重结构确定金属点阵结构；使用3D打印技术打印所述金属框架、所述金属承重结构和所述金属点阵结构；填充阻尼材料，以在所述金属点阵结构的孔隙内形成阻尼结构；成型得到混合结构连接件。
[0016]本公开金属承重结构、金属点阵结构和阻尼结构设置于金属框架内并形成混合结构连接件，金属承重结构采用金属制备而成，其可以提高连接件的承载能力，金属点阵结构相比于完整的金属结构可减轻结构重量，填充的阻尼结构能够吸收能量，能够起到缓冲减振效果，当本公开提供的混合结构连接件应用于飞机与航天器的强振源的支座或支架处，例如火箭发动机箭体与降温器的连接处或电缆配气盒的连接处，可实现连接处的减重和减振。
[0017]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
[0018]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1为根据本公开一种实施方式的混合结构连接件的结构示意图；
[0020]图2为图1中金属承重结构的结构示意图；
[0021]图3为图1中金属框架的结构示意图；
[0022]图4为根据本公开一种实施方式的由单胞构型形成的点阵结构夹芯板示意图；
[0023]图5为根据本公开一种实施方式的不同单胞构型所形成的点阵结构夹芯板的模态频率特性对比图；
[0024]图6为根据本公开一种实施方式的由BCCZ型单胞构成的点阵结构夹芯板压缩时的应力应示意图；
[0025]图7为根据本公开一种实施方式的由其他单胞构成的点阵结构夹芯板压缩时的应力应示意图；
[0026]图8为根据本公开另一种实施方式的金属承重结构的结构示意图；
[0027]图9为根据本公开一种实施方式的混合结构连接件的制备方法的流程图。
具体实施方式
[0028]现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本公开将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。
[0029]虽然本说明书中使用相对性的用语，例如“上”“下”来描述图标的一个组件对于另一组件的相对关系，但是这些术语用于本说明书中仅出于方便，例如根本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混合结构连接件，用于火箭发动机部件之间的连接，其特征在于，包括：金属框架，所述金属框架围成一腔室；金属承重结构，位于所述腔室内；金属点阵结构，填充于所述金属承重结构与所述腔室的间隙内；阻尼结构，填充于所述金属点阵结构的孔隙内。2.根据权利要求1所述的混合结构连接器，其特征在于，所述金属点阵结构的单胞构型为BCCZ型。3.根据权利要求1所述的混合结构连接件，其特征在于，所述阻尼结构的密度小于所述金属承重结构的密度，且所述阻尼结构的阻尼损耗因子大于等于0.2。4.根据权利要求3所述的混合结构连接器，其特征在于，所述阻尼结构的材料为聚氨酯或硅橡胶，所述金属框架、所述金属承重结构、所述金属点阵结构的材料为钛铝合金。5.根据权利要求1所述的混合结构连接器，其特征在于，所述腔室包括相互连通的第一腔室、第二腔室和第三腔室，所述第三腔室位于所述第一腔室和所述第二腔室之间，且所述第一腔室、所述第二腔室关于所述第三腔室镜像对称，所述第一腔室、所述第二腔室沿垂直于所述第三腔室所在平面的方向在所述第三腔室所在平面的正投影为L型，且L型的交点位于所述第三腔室的一个顶角处；所述金属承重结构包括主体部、第一连接部和第二连接部，所述主体部的一个侧边具有在其延伸方向上相对设置的第一端和第二端，所述第一连接部连接于所述主体部的第一端，所述第二连接部连接于所述主体部的第二端；其中，所述第一连接部包括位于所述主体部两侧的第一子连接部和第二子连接部，所述第二连接部包括位于所述主体部两侧的第三子连接部和第四子连接部，所述第一子连接部和所述第三子连接部位于所述第一腔室内，所述第二子连接部和所述第四子连接部位于所述第二腔室，所述主体部位于所述第三腔室内。6.根据权利要求5所述的混合结构连接件，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾凯，耿小亮，刘军，王珺，赵长安，韩辉，曹轶群，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：