[实用新型]一种复合材料矩形梁结构

说明书

本实用新型公开了一种复合材料矩形梁结构，其结构包括缠绕在矩形模具外围的内缠绕层，内缠绕层外围设有若干圈中间拉挤层，相邻两个中间拉挤层之间设有一圈内缠绕层，最外侧中间拉挤层的外围缠绕有一圈外缠绕层；中间拉挤层由若干个拉挤板和四个圆角板拼装组合而成，内缠绕层、中间拉挤层以及外缠绕层的材质均选用纤维增强树脂基复合材料，其方法通过在矩形梁的壁厚中间埋设中间拉挤层提高了其轴向弹性模量，同时矩形梁内外层采用螺旋缠绕结合环向缠绕，保证了环向强度和抗扭性能；本复合材料矩形梁弯曲变形小，可应用于工程机械臂类结构件，其运动平稳，提高了机构的稳定性和安全性。

技术领域

本实用新型涉及绝缘型高空作业车领域，具体涉及一种复合材料矩形梁结构。

背景技术

绝缘型高空作业车在电力系统带电作业领域得到了广泛的应用，其绝缘臂多采用玻璃纤维增强树脂基复合材料制备，缠绕成圆柱型或矩形截面结构，具有重量轻、机械强度高、绝缘性能好，憎水性强等优点。矩形截面伸缩绝缘臂在高空作业车中使用最为广泛，然而随着伸缩绝缘臂的长度越来越长，受到的弯曲载荷、扭转载荷越来越大，为了保证伸缩的平稳，伸缩臂的变形必须控制在合理范围之内，对绝缘臂的抗弯刚度提出了更高的要求。

绝缘臂的截面大小往往受到限制，通过合理的铺层设计提高矩形截面的抗弯刚度(EI)变得非常关键。小角度螺旋缠绕，虽然可以提高轴向材料的弹性模量(E)，但是材料的性能发挥仍然有限，同时，小角度螺旋缠绕两端非线性长度比较长，材料浪费比较大。拉挤工艺制备的复合材料片材长度方向模量高，但环向性能差。因此，结合拉挤工艺和缠绕工艺，通过合理的铺层设计，兼顾轴向刚度和环向强度可有效提高矩形绝缘臂的性能。

实用新型内容

针对上述存在的技术不足，本实用新型的目的是提供一种复合材料矩形梁结构，其通过在壁厚中间埋设预先制备好的中间拉挤层、有效提高矩形梁的轴向刚度，同时内外缠绕层提供结构的环向强度和抗扭性能。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型提供一种复合材料矩形梁结构，包括缠绕在矩形模具外围的内缠绕层，所述内缠绕层外围设有若干层中间拉挤层并且最内侧的中间拉挤层压紧在内缠绕层上，相邻两个中间拉挤层中间均压紧有一圈内缠绕层；设置在最外层的中间拉挤层外围缠绕有一圈外缠绕层，所述中间拉挤层由若干个拉挤板和四个圆角板拼装组合而成，所述内缠绕层、中间拉挤层以及外缠绕层的材质均选用纤维增强树脂基复合材料。

优选地，纤维增强树脂基复合材料中的纤维选用玻璃纤维或碳纤维，纤维增强树脂基复合材料中的树脂选用环氧树脂、乙烯基酯树脂或不饱和聚酯树脂中的一种或多种。

优选地，所述中间拉挤层的厚度占矩形梁结构总厚度的1/4～2/3。

优选地，所述内缠绕层的厚度占矩形梁结构总厚度的1/4～2/3。

优选地，所述外缠绕层的厚度占矩形梁结构总厚度的1/6～1/3。

本实用新型还提供一种上述复合材料矩形梁结构的制作方法，具体包括以下步骤：

S1、按照设计要求提前制作若干拉挤板和若干圆角板；圆角板的内圆角R1根据内缠绕层外圆角设计，圆角板的外圆角R2根据外缠绕层设计，拉挤板的长度L以及宽度W根据内缠绕层宽度和长度设计；

S2、在矩形模具上采用螺旋结合环向缠绕的方式缠绕一定厚度的内缠绕层2；

S3、内缠绕层缠绕完毕后，把提前制备的拉挤板和圆角板组合拼装在内缠绕层外围组成中间拉挤层，中间拉挤层与内缠绕层之间的缝隙中填入树脂胶液；

S4、按照矩形梁结构总体厚度在中间拉挤层外围采用螺旋结合环向缠绕的方式缠绕一定厚度的外缠绕层；

S5、步骤S4中缠绕完毕后经过固化工艺固化完全后，即得到高刚度复合材料矩形梁。