[发明专利]一种用于大型三角形截面复合材料圆管桁架的节点

说明书

本发明公开了一种用于大型三角形截面复合材料圆管桁架的节点，涉及桁架结构技术领域，其特征在于，包括主管、肢管、节点组合体、L型贴角；其中，所述节点组合体包括柱面弧形瓦壳和翅板；所述柱面弧形瓦壳与所述翅板刚性连接，所述主管与所述柱面弧形瓦壳刚性连接，所述肢管与所述翅板刚性连接，所述L型贴角与所述肢管和所述翅板刚性连接。本发明具有重量轻、制作简单、承载力大、可靠性高、无装配集成干涉等优点。

技术领域

本发明涉及桁架结构技术领域，尤其涉及一种用于大型三角形截面复合材料圆管桁架的节点。

背景技术

三角形截面是桁架结构中最基本、最高效的结构形式，桁架可采用不同材料制成，因此，三角形截面的桁架广泛应用于各种大型工程结构，如屋盖、桥梁等。三角形截面的复合材料圆管桁架具有轻质、高刚性的性能特点，可广泛应用于航空航天领域，如大型卫星平台、空间站平台、轨道探测器、现代飞艇、高空太阳能无人机等。其中，桁架节点受力复杂，设计、制作及装配集成要求高，所以桁架节点是大型三角形截面复合材料圆管桁架结构设计中的关键。

Rainer Schütze著“Lightweight carbon fiber rods and truss structures”(MaterialsDesign,1997,18(4/6):231-238)介绍了一种泡沫夹心管复合材料桁架，桁架为三角形、细长构件，采用套管连接板胶接，主管为套管，肢管为板接，节点需整体模压成型。

D.K.Darooka、D.W.Jensen著“Advanced space structure concepts and theirdevelopment”(Collection of Technical Papers-AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASCStructures,Structural Dynamics and Materials Conference,v1,p 562-571,2001)发明了一种IsoTruss^TM结构，纵杆连续，螺旋斜杆构成等边三角形，节点采用整体三维编织，需要专业的编织设备，技术要求极高。

Allred and Associates Inc(https://dragonplate.com/company,2019.03.15)研制开发了一种DragonPlate系列桁架产品，由杆件、接头组装，可为三角形、四边形，构型灵活，弦杆一般通长，腹杆胶接接头套筒管，接头常采用螺栓连接，具有标准化、工业化、装配简单、成本低的优点，但存在精度低、刚度小、重量大的不足。

熊波著“三角截面狭长构型复合材料桁架承载性能分析”(哈尔滨工业大学学位论文，2012)研究了总长3m、节长0.5m、等边三角形边长0.26m桁架的力学性能，采用三面顺螺旋腹杆，对5通和6通相贯节点方案进行分析，但该方案肢管重叠部分多，制作和装配集成难度大。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种用于大型三角形截面复合材料圆管桁架的节点，解决现有技术存在的构型复杂、制作困难、装配集成难度大的问题。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是开发一种用于大型三角形截面复合材料圆管桁架的节点，解决现有技术存在的构型复杂、制作困难、装配集成难度大的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于大型三角形截面复合材料圆管桁架的节点，其特征在于，包括主管、肢管、节点组合体、L型贴角；其中，所述节点组合体包括柱面弧形瓦壳和翅板；所述柱面弧形瓦壳与所述翅板刚性连接，所述主管与所述柱面弧形瓦壳刚性连接，所述肢管与所述翅板刚性连接，所述L型贴角与所述肢管和所述翅板刚性连接。

进一步地，所述主管为薄壁圆形管，所述主管由高性能CFRP单向预浸料按受力情况进行铺层设计制成。

进一步地，所述肢管为薄壁圆形管，所述肢管由高性能CFRP单向预浸料按受力情况进行铺层设计制成，所述肢管的端部外侧增加至少一组±45°的所述高性能CFRP单向预浸料的铺层进行增强。