[发明专利]复合材料结构层板的结构

说明书

本发明涉及一种复合材料结构夹心层板的结构，特别涉及宜于制造航海和土木结构或元件的结构，传统上此种结构和元件使用强化钢板或金属板。

在类如船壳或桥台的用途方面，构成此种结构的钢板通常均需增强，以提高其刚度和强度，从而避免板材局部翘曲变形。该强化件可能包括冷成形的板或冷轧的型材，将其十字交叉地焊接到主要的承载板材上。这些强化件一般等间隔布置，朝向一个或两个和主板平面尺寸并齐的方向。其数量、尺寸、位置和型式取决于用途和结构物必须承受的力。使用强化件需要焊接，因而使制造过程复杂化，且增加重量。强化件及其和主板的连接或和其他主框架件的交叉常成为疲劳和腐蚀问题的源泉。由于连接强化件而造成的复杂的拥挤的结构物常常难于维护和提供充分的腐蚀保护。

例如从US 4,698,278中知道，可将具有良好隔声和隔热性能的泡沫金属层板用于包复建筑物或做建筑物的屋顶。此种层板一般使用泡沫材料或纤维材料。不能指望该材料-该材料亦不能承受显著超过其自重的大载荷以及由局部风雪作用造成的小载荷。由于不能承受这些载荷，所以研究过将钢-聚氨脂泡沫钢夹心材料用在船的壳体上。结论是此种夹心构件不适用，因为其连接强度不足以向强化板结构物提供承受施加载荷所需要的等效平面刚度或横向刚度以及强度。

GB-A-2 337 022公开了使用中间层，该中间层由位于第一金属层板和第二金属层板之间，且和该两层板内表面粘接的弹性体构成。

本发明提出一种结构用层板构件，其包含：

一块具有第一内表面和第一外表面的第一金属层板；

一块具有第二内表面和第二外表面的第二金属层板，该第二金属层板和所述第一金属层板互相隔开；

一个位于所述第一内表面和第二内表面之间的结构；

一层由弹性体构成的中间层，其位于所述第一和第二内表面之间未被所述结构占据的空间内，且同所述第一和第二内表面粘接在一起。

该第一和第二金属层板可被视为该构件的面板。它们不一定需要平行，同时其间隔和形状也可以变化，以便提供合适的或可能最好的结构特性。

本发明的结构用层板构件和先有技术相比，其平均密度较低，在类如船舶或桥台，或者在重量问题突出，需要取消金属层板间的焊接以降低成本与减轻不同金属连接问题的用途方面特别适用。此外，由于有一个空心的结构，因而极易在内部通过层板敷设线路或管路。和传统的强化钢板相比，此种结构形式提供了等效的平面刚度和横向刚度以及强度，减轻疲劳问题，将应力集中减至最小，改进隔热和隔声以及提供振动控制。该层板提供一种起防裂层作用的结构系统，它能将两种不同的金属连接在一起，无需焊接，或者不会造成原电池效应。

该结构视为不承受载荷，仅仅使形状、间隔和由尺寸规定的体积精确化。体积内的弹性体芯并不要求具有结构特性。未被结构占据的空间由弹性体充填。金属板之间的弹性体的数量、形状和分布决定于用途，应设计得和金属面板成为一个整体来承受复合材料结构用层板可能承受的全部力量。在弹性体和金属板之间应有充分的连接面积，以便传递所受剪切力。在某些用途中，中间金属板或型材的焊接可以省去。此外，中间层的设计及其材料特性(例如屈服限、模量、延展性、硬度、回弹性、传热传声性能、缓冲和振动特性)能提供某一用途所要求的结构特性。例如在重视抗冲击载荷能力和吸收能量能力的场合，中间层的设计应促进金属面板内应变的分散和非弹性膜片的作用以及增加抗穿刺性。

本发明实施例可以包括埋入和同中间层连接的金属板或型材，以便增加剪切刚度、弯曲刚度和横向刚度，并提高载荷分布性。根据载荷和结构要求选择它们的位置、尺寸和数量。板或型材的方向可以为纵向或横向，亦可为两者的组合。按此方式提供的附加刚度有利于无需在金属板上焊接额外的板或型材。通过(主要的)弹性体和(次要的)结构同金属板或型材之间的连接实现金属板或型材和金属层板之间的剪切力传递。

本发明提供一种制造结构用层板构件的方法，其步骤包括：

按照互相隔开的关系提供第一和第二层板，在两块板之间规定的中心空腔内有结构部分地同两块金属板接触，所述结构部分地充填所述中心空腔；

将未固化的弹性体浇注入所述中心空腔内；

使所述弹性体固化，从而使其同所述金属层板粘接在一起。

同金属层板接触的结构能使层板易于按照所要求的尺寸精度装配起来。

以下将参照附图介绍本发明的实施例，其中：

图1为一本发明复合材料结构用层板构件的横断面示意图，图中表示出几种不同的结构；

图2为本发明同一复合材料结构用层板结构的纵断面；