[发明专利]一种高性能梁柱结构及其制造方法

说明书

本发明公开了一种梁柱结构的制造方法，包括以下步骤：S1：采用固体浮力材料制作得到内部结构，该固体浮力材料由空心微珠和环氧树脂组成；S2：采用纤维增强复合材料制作得到外部结构；S3：通过外部结构和内部结构粘接得到梁柱结构。本发明通过将固体浮力材料和纤维增强复合材料组合形成梁柱结构，可以保证结构密度小于水的同时，使两种材料优势互补，获得良好的抗压、抗弯性能，提高结构的安全性和实用性。

技术领域

本发明属于梁柱结构设计技术领域，尤其是涉及一种高性能梁柱结构及其制造方法。

背景技术

无人机、机器人、外骨骼等机器装置的设计和制备过程呈现多目标特性，且各目标之间往往存在矛盾：例如，为了提高无人机、水下机器人/外骨骼结构的抗弯、抗压性能，一般会增加密度较大的金属材料的用量，但密度的增大会降低结构的机动性，甚至因不能悬浮于空气/水中而导致结构无法正常服役；反过来，为了提高结构的机动性而减少金属材料的使用，那么结构的抗压、抗弯性能将得不到保证，结构的安全性和使用性存在隐患。

发明内容

本发明为了克服现有技术的不足，提供一种梁柱结构的制造方法及采用该制造方法加工的高性能梁柱结构。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种梁柱结构的制造方法，包括以下步骤：

S1：采用固体浮力材料制作得到内部结构，该固体浮力材料由空心微珠和环氧树脂组成；

S2：采用纤维增强复合材料制作得到外部结构；

S3：通过外部结构和内部结构粘接得到梁柱结构。

可选的，所述梁柱结构采用预制法或现浇法制造。

可选的，所述预制法包括以下步骤：

S1 a:采用固体浮力材料制作内部结构；

S2a:在内部结构表面刷胶黏剂或者黏贴胶膜，并铺设纤维增强复合材料覆盖内部结构以形成外部结构；

S3a:采用成型工艺固化形成梁柱结构。

可选的，所述现浇法包括以下步骤：

S1 b:采用纤维增强复合材料制作筒状外部结构，并使用成型工艺固化；

S2b:在外部结构内表面刷胶黏剂或者黏贴胶膜；

S3b:将空心微珠和环氧树脂的混合物倒入外部结构内以形成内部结构，冷却形成梁柱结构。

本发明还公开了一种高性能梁柱结构，该梁柱结构由上述的任一梁柱结构的制造方法加工而成，所述梁柱结构包括由固体浮力材料制成的内部结构、由纤维增强复合材料制成的外部结构，所述外部结构套设于内部结构并相互粘接。

可选的，所述外部结构由一层预浸料形成或多层预浸料铺设形成。

可选的，所述外部结构由多层预浸料以[0/90]的铺层顺序固化形成。

可选的，所述预浸料设为单向预浸料、二维编织预浸料、三维编织预浸料中的一种。

可选的，所述空心微珠表面设有隐身层、静音层、保温层中的一种或多种。

可选的，所述内部结构表面设有补强层，所述补强层的材质设为金属、陶瓷、复合材料中的一种。

综上所述，本发明通过将固体浮力材料和纤维增强复合材料组合形成梁柱结构，可以保证梁柱结构密度小于水的同时，使两种材料优势互补，获得良好的抗压、抗弯性能，提高结构的安全性和实用性。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好的理解本发明方案，下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。