[发明专利]一种多边形栅格夹层板及其制作方法

说明书

本发明公开一种多边形栅格夹层板及其制作方法，包括上面板、下面板以及中间的多边形格栅，栅格壁设有加强柱，该加强柱为中空的圆筒结构，是由两片带有粘贴片的半圆弧构成，在制作过程中，是由格栅壁粘贴段预留未粘贴长度，而后在张拉过程中撑开成型。该加强柱结构能有效约束格栅壁的平面外变形，提高格栅壁屈曲后强度以及弹塑性变形能力，从而有效提高夹层板抗压强度和变形耗能能力。

技术领域

本发明涉及一种夹层板，属于中空板材加工技术领域。

背景技术

在节能环保已经成为产品主要评价指标的今天，新型轻型结构的研究受到人们的重视。夹层夹芯板以其重量轻、刚度大、可设计性强等特点成为航空、航天、铁路、汽车、建筑等领域不可缺少的结构之一。而蜂窝板是一种典型的轻质高强及缓冲结构(Gibson LJ，Ashby MF.Cellular Solid-Structure and Properties(second edition).CambridgeUniversity Press，1997；Lira C，Scarpa F，Transverse shear stiffness of thicknessgradient honeycombs.Compos.Sci.Technol 2010；70：930-936；Sun GY，Jiang H，FangJG，Li GY，Li Q.Crashworthiness of vertex based hierarchical honeycombs in out-of-plane impact.MaterialsDesign 2016；110：705-719)。因此针对其结构本身(Fan T，Zou GP，Influences of defects on dynamic crushing properties of functionallygraded honeycomb structures.Journal of Sandwich StructuresMaterials 2014；17：295-307；Wadsworth DJ，Horrigan DPW，Moltschaniwskyj G，Collins I，Facesheet.Wrinkling of Damaged Honeycomb Sandwich Structures，Journal ofSandwich StructuresMaterials 2009；11：105-131)，以及在工程领域的应用(Tang YF，Li FH，Xin FX，Lu TJ 2017.Heterogeneously perforated honeycomb-corrugationhybrid sandwich panel as sound absorber.MaterialsDesign 2017；134：502-512；Vitale JP，Francucci G，Stocchi A.Thermal conductivity of sandwich panels madewith synthetic and vegetable fiber vacuum-infused honeycomb cores.Journal ofSandwich StructuresMaterials 2016；19：66-82)都进行了大量的研究。夹层板轻质高强的特点主要由于其中间芯层为结构。由于一开始制作成本较高，上世纪50年代起主要用于航空航天领域。后随着科技进步，工艺方法的改进逐渐应用到其他工业领域。制作夹层板的材料有纸质、复合材料、金属等。例如，一开始，由于单腔结构的方形和圆形管便宜且能够有效吸收能量，因而受到了广泛的研究(Hou S，Li Q，Long S，et al.Crashworthinessdesign for foam filled thin-wall structures.MaterialsDesign，2009，30(6)：2024-2032；Mirzaei M，Shakeri M，Sadighi M，et al.Experimental and analyticalassessment of axial crushing of circular hybrid tubes under quasi-staticload.Composite Structures，2012，94(6)：1959-1966；Zhang X，Wen Z，Zhang H.Axialcrushing and optimal design of square tubes with graded thickness.Thin-WalledStructures，2014，84(84)：263-274)。但随后，研究人员发现多腔蜂窝结构比单腔结构的吸能效率更高(Najafi A，Rais-Rohani M.Mechanics of axial plastic collapse inmulti-cell，multi-corner crush tubes.Thin-Walled Structures，2011，49(1)：1-12；Zhang X，Zhang H.Energy absorption of multi-cell stub columns under axialcompression.Thin-Walled Structures，2013，68(10)：156-163.)。Zhou.H等人结合薄壁金属结构和铝蜂窝结构的特点，设计了耐撞性铁路车辆的吸能结构(Zhou.H，Xu.P，Xie.SC.Composite energy-absorbing structures combining thin-walled metal andhoneycomb structures.Proceedings of The Institution of Mechanical EngineersPart F.2017；231(4)：394-405)。Ansari.Z等人研究了基于纤维增强复合材料的方形蜂窝芯的压缩性能，确定了方形蜂窝结构的破坏强度和耗能能力，并比较了其破碎行为的实验结果和有限元模拟结果之间的差异(Ansari.Z，Tan.CW，Rejab.MRM，Bachtiar.D，Siregar.J，Zuhri.MYM，Marzuki.NSDM.Crushing behaviour of composite squarehoneycomb structure：a finite element analysis.Journal of MechanicalEngineering and Sciences.2017；11(2)：2637-2649)。