一种方形蜂窝夹层结构及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107199439A(43)申请公布日2017.09.26(21)申请号201710354840.1(22)申请日2017.05.18(71)申请人西安交通大学地址710049陕西省西安市碑林区咸宁西路28号(72)发明人苏鹏博韩宾张钱城赵振宇卢天健金峰(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200代理人陆万寿(51)Int.Cl.B23P15/00(2006.01)F16S3/08(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称一种方形蜂窝夹层结构及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种方形蜂窝夹层结构及其制备方法，利用嵌锁工艺制备方形蜂窝芯体，通过芯体中胞元位置，确定单侧面板中开孔的位置，所开方孔与方形蜂窝单胞的几何中心重合。采用钎焊或氩弧焊将芯体与前后两侧面板焊接成方形蜂窝夹层结构。与传统方形蜂窝夹层结构相比，这种改进型方形蜂窝夹层结构在保证承载、抗冲击性能相当的条件下，制备更简单，维护更方便，同时便于批量生产，在交通运输、安全防护以及军事等领域具有广阔的应用前景。CN107199439ACN107199439A权利要求书1/1页1.一种方形蜂窝夹层结构制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将平整过的金属板切割成若干矩形金属板条，然后在所述矩形金属板条宽度方向上开设若干插槽；S2、将步骤S1制备的多个所述金属板条拼装成方形蜂窝结构，采用焊接方式制成蜂窝芯体；S3、将平整过的金属板切割成若干矩形金属板，制备成前侧面板和后侧面板，根据步骤S2制备的所述蜂窝芯体中胞元位置确定所述后侧面板中开孔的位置，在所述后侧面板上开方孔；S4、将步骤S2制备的所述方形蜂窝芯体和步骤S3制备的所述前侧面板和后侧面板焊接制成单侧面板开方孔的方形蜂窝夹层结构。2.根据权利要求1所述的一种方形蜂窝夹层结构制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述金属板条的厚度为0.5～5mm，每个所述金属板条的宽度方向均开有若干插槽，所述插槽的深度为所述矩形金属板条宽度的一半，所述插槽的宽度大于所述金属板条厚度的0.05～0.2mm。3.根据权利要求1所述的一种方形蜂窝夹层结构制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述前侧面板和后侧面板的厚度为0.5～10mm。4.根据权利要求1所述的一种方形蜂窝夹层结构制备方法，其特征在于，步骤S2和S4中，先分别对所述金属板条、前侧面板和后侧面板进行清洗去除表面的油污和锈迹，然后在40～50℃烘箱中烘干备用。5.根据权利要求1所述的一种方形蜂窝夹层结构制备方法，其特征在于，所述金属板的材质包括碳钢、不锈钢、铝合金、镁合金和钛合金。6.根据权利要求1所述的一种方形蜂窝夹层结构制备方法，其特征在于，所述焊接采用钎焊或氩弧焊方式，所述钎焊的真空度为10-2Pa，以1℃/min速度自室温升温至900℃，保温10～60min。7.一种利用权利要求1所述方法制备的方形蜂窝夹层结构，其特征在于，包括前侧面板(3)和后侧面板(4)，所述前侧面板(3)和后侧面板(4)之间设置有若干金属板条(1)，若干所述金属板条(1)相互垂直成点阵结构构成方形的蜂窝芯体(2)，所述蜂窝芯体(2)的每个窝巢组成一个独立的单胞，所述后侧面板(4)上对应每个所述单胞处均开有方孔。8.根据权利要求7所述的一种方形蜂窝夹层结构，其特征在于，所述后侧面板(4)上开设的每个所述方孔的大小相同。9.根据权利要求7所述的一种方形蜂窝夹层结构，其特征在于，所述方孔的面积占所述后侧面板(4)面积的0～50％。2CN107199439A说明书1/5页一种方形蜂窝夹层结构及其制备方法技术领域[0001]本发明属于夹层结构设计及制备领域，具体涉及一种方形蜂窝夹层结构及其制备方法。背景技术[0002]蜂窝点阵结构作为一种二维周期多孔结构，在国内外均已有所研究。其中方形蜂窝点阵结构具有较为理想压缩和剪切性能，相对于波纹、三维杆件等点阵结构具有明显承载优势；同时在爆炸冲击载荷作用下，方形蜂窝夹层结构也表现出较为显著的性能优势。尽管方形蜂窝夹层结构在现有的多孔材料/结构体系中具有最优承载能力，但其胞元结构的封闭性制约了其多功能化应用。同时，在大型钢结构的加工和制备中，氩弧焊无法在方形蜂窝夹层结构的封闭胞元中开展。此外，在潮湿环境下钢结构容易发生锈蚀，而方形蜂窝夹层结构中封闭的胞元结构不利于实施维修和防护。发明内容[0003]本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提出一种单侧面板开方孔的方形蜂窝夹层结构，集承载、抗冲击、多功能应用一体，在大型钢结构的加工和制备中焊接工艺成熟，克服复杂环境中内部结构锈蚀问题。[0004]本发明采用以下技术方案：[0005]一种方形蜂窝夹层结构制备方