[发明专利]一种带侧向通气孔的二维密排阵列复材管夹层及其加工方法

说明书

本发明提供一种带侧向通气孔的二维密排阵列复材管夹层及其加工方法，该阵列复材管夹层由复合材料六边形原胞通过二维密排的方式制成，存在六边形孔格内部的间隙和孔格间的缝隙，同时每个原胞棱上至少有3个通气孔，即每个原胞至少与周围3个原胞间缝隙相通；每排原胞内，每个原胞间缝隙至少与一个相邻原胞相通；原胞上通气孔可位于原胞侧面或端面。本发明具有密度小、成本低、工作量较少、比刚度高和通气孔所占空间较小的优点。

技术领域

本发明属于夹层结构复合材料制造领域，具体地说是一种带侧向通气孔的二维密排阵列复材管夹层及其加工方法。

背景技术

二维密排蜂窝夹层属于弱刚度难加工结构。因其具有较小的密度、优异的抗冲击、减振、高比强度和比刚度等特点，作为优良的高强度和超轻型结构，广泛应用于航空、航天、卫星、汽车等工业产品制造中。

二维密排阵列复材管夹层是二维密排蜂窝夹层的一种，其原胞有多种形状，例如圆形和正六边形。由于部分二维密排阵列复材管不是二维密铺结构，其各个原胞之间存在缝隙。二维密排蜂窝阵列复材管夹层通常由夹芯层的上下两面胶接(或钎焊)上下两个较薄的表板或蒙皮而成。为增强结构抗氧化能力和提高结构使用寿命，常对二维密排蜂窝夹层结构进行抽真空和填充气体处理。

目前用于二维密排蜂窝夹层的抽真空方法，通常是在夹芯层与上下两个薄板未粘接时使用真空泵将其抽真空，在抽真空的同时利用粘接剂完成夹芯层与上下两个薄板的粘接。该方法需要使用热压机与冷压机，所需设备投资比较大，热压机工作温度达到100摄氏度以上，消耗能源较大，不适用于二维密排阵列复材管夹层，且使用该法无法为夹层填充气体。金祖森等人在专利NO98240600.2蜂窝纸板的开槽纸芯中提出一种用于二维密排蜂窝夹层的抽真空方法，是沿中心线在夹芯层的底面上每一排原胞的壁上设计有通气孔，在完成夹芯层与上下两个薄板的粘接后对其进行抽真空处理。但是该方法只适用于密铺蜂窝夹层，若用于有缝隙的二维密排阵列复材管夹层，则无法保证排尽原胞间缝隙内的空气，且通气孔所占空间较大。因此，急需提出一种对设备要求较小、通气孔所占空间较小、便于空气排尽的带侧向通气孔的二维密排阵列复材管夹层，并提出其加工方法。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种带侧向通气孔的二维密排阵列复材管夹层及其加工方法。本发明的技术手段如下：

一种带侧向通气孔的二维密排阵列复材管夹层，包括紧邻有序排布的若干复合材料原胞，所述复合材料原胞的截面为正六边形，相邻排原胞间错位排布，错位区域形成原胞间缝隙，所述原胞上加工或制造至少三个通气孔，所述原胞间缝隙至少与一个相邻原胞相通。

进一步地，第一类通气孔设置在每个原胞的右上壁和左上壁上，其用于贯通连接相邻两个原胞及其所夹缝隙。

第二类通气孔为非贯通通气孔，设置在每个原胞的右下壁上，其用于连通各个原胞与右下侧原胞间缝隙。

进一步地，将部分第一类通气孔设置在对应原胞的右下壁和左下壁上，将对应的第二类通气孔设计在对应原胞的右上壁上。

进一步地，所述的通气孔设置位置包括二维密排阵列复材管夹层的原胞端面上，或是原胞侧面上。

本发明还提供了上述带侧向通气孔的二维密排阵列复材管夹层的加工方法，包括以下步骤：

(1)使用胶将制备完成的复材单管相对应的棱粘接起来；

(2)将粘接完的二维密排阵列复材管安装在机床上，控制刀具在相应位置加工出通气孔；

(3)将二维密排阵列复材管与上下两个薄板粘接；

(4)通过通气孔对二维密排阵列复材管夹层进行抽真空和填充气体处理。

进一步地，粘接过程中相邻两个单管最靠近的两个边呈60°夹角，相邻的三个复材管围成一个原胞间缝隙。