[发明专利]带有泡沫夹芯梁的金字塔型点阵芯材及其制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种金字塔型点阵芯材及其制备工艺，具体涉及一种带有泡沫夹芯梁的金字塔型点阵芯材及其制备工艺。

背景技术

碳纤维复合材料点阵结构由于其轻质高强的结构性能和开放的结构形式所兼备的多功能潜力，而被认为是最有发展前景的夹芯结构芯材。随着这类复合材料芯材及其夹芯结构制备技术的日趋成熟，该类点阵夹芯芯材在航空航天、交通、能源等领域显示出了广泛的应用前景。金字塔点阵是点阵芯材的其中一种拓朴形式，由于其对称的结构形式和与其它拓朴形式相当的结构性能而被广泛研究。复合材料金字塔点阵作为一类先进的结构材料，不断提高其比刚度比强度将会扩大工程应用的选材范围。现有的复合材料点阵芯材在低密度情况下，容易发生局部屈曲，大幅度的降低了复合材料点阵芯材的极限压缩强度。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的复合材料点阵芯材在低密度情况下，容易发生局部屈曲，大幅度的降低了复合材料点阵芯材的极限压缩强度的问题，进而提供一种带有泡沫夹芯梁的金字塔型点阵芯材及其制备工艺。

本发明的技术方案是：一种带有泡沫夹芯梁的金字塔型点阵芯材包括多个等厚度的带槽夹芯波纹条，多个带槽夹芯波纹条相互嵌锁并固定，组成金字塔点阵芯材，带槽夹芯波纹条包括波纹状的泡沫板、多层上纤维预浸料和多层下纤维预浸料，波纹状的泡沫板为等腰梯形波纹状的泡沫板，多层上纤维预浸料和多层下纤维预浸料分别铺设在波纹状的泡沫板的上端面和下端面上，铺设后形成纤维增强复合材料泡沫夹芯波纹板，且在纤维增强复合材料泡沫夹芯波纹板的上底和下底的下端开有嵌锁口，并将带有嵌锁口的纤维增强复合材料泡沫夹芯波纹板切割成多个等厚度的带槽夹芯波纹条。

本发明还提供一种制备带有泡沫夹芯梁的金字塔型点阵芯材的制备工艺，所述制备工艺的具体过程如下：

步骤一：将泡沫板切割成波纹状的泡沫板，波纹状的泡沫板为等腰梯形波纹状的泡沫板；

步骤二：将波纹状的泡沫波纹板的上面铺放多层上纤维预浸料，波纹状的泡沫波纹板的下面铺放多层下纤维预浸料，将波纹状的泡沫波纹板、多层上纤维预浸料和多层下纤维预浸料放到热压机下加压至0.4MPa-0.6MPa，然后，在120℃-130℃下保温2小时后固化成型，最后，得到纤维增强复合材料泡沫夹芯波纹板；

步骤三：在步骤二中的纤维增强复合材料泡沫夹芯波纹板上的上底和下底的下端开有嵌锁口，然后将开有嵌锁口的纤维增强复合材料泡沫夹芯波纹板切割成多个等厚度的带槽夹芯波纹条；

步骤四：将步骤三中的多个带槽夹芯波纹条进行相互嵌锁并固定，最后得到带有复合材料泡沫夹芯梁的金字塔型点阵芯材。

本发明还提供一种制备带有泡沫夹芯梁的金字塔型点阵芯材的制备工艺，所述制备工艺的具体过程如下：

步骤一：将平板泡沫板的上面铺放多层上纤维预浸料，平板泡沫板的下面铺放多层下纤维预浸料，将平板泡沫板、多层上纤维预浸料和多层下纤维预浸料放到热压机下加压至0.4MPa-0.6MPa，然后，在120℃-130℃下保温2小时后固化成型，最后，得到纤维增强复合材料泡沫夹芯板；

步骤二：将步骤一中的纤维增强复合材料泡沫夹芯板切割成带有嵌锁口的纤维增强复合材料泡沫夹芯波纹条；

步骤三：将步骤二中的纤维增强复合材料泡沫夹芯波纹条进行相互嵌锁并固定，最后得到带有复合材料泡沫夹芯梁的金字塔型点阵芯材。

本发明与现有技术相比具有以下效果：1.本发明的复合材料泡沫夹芯金字塔点阵芯材，在低密度情况下的极限压缩强度比同样密度的全复合材料金字塔点阵的高出2～10倍。本发明为点阵结构提供了一种新型的结构形式，丰富了点阵结构的材料性能库，并且所提供的制备工艺简单且快速，无材料浪费，尤其适用于大面积成型和工程应用。2.对本发明的带有复合材料泡沫夹芯梁的金字塔型点阵芯材进行选择性的面外压缩实验，选择密度是23.2kg/m³的结构芯材，其平压强度是2.73MPa，而现有的全复合材料金字塔型点阵芯材当密度为19.4kg/m³时，平压强度是0.304MPa，有效的证明了带有复合材料泡沫夹芯梁的金字塔型点阵芯材在相当密度下的结构性能高于现有的全复合材料金字塔型点阵芯材的结构性能。

附图说明

图1是复合材料泡沫夹芯波纹板的示意图；图2是带槽的波纹状长条的示意图；图3是带槽夹芯波纹条相互嵌锁的示意图；图4是平板泡沫板6的结构示意图；图5是由平板切割而得的纤维增强复合材料泡沫夹芯波纹条的示意图。

具体实施方式