一种复合蜂窝材料
阅读说明：本技术 一种复合蜂窝材料 (Composite honeycomb material ) 是由 蔡建国 孙逸夫 张骞 马瑞君 冯健 于 2021-09-28 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种复合蜂窝材料,包括若干蜂窝板本体和若干隔板,每块隔板上均铺设一层蜂窝板本体为一复合组,若干复合组顺次叠设；所述蜂窝板本体为三浦折叠型结构,每块蜂窝板本体铺设在隔板时,蜂窝板本体的顶部、底部均与相邻隔板相连,即蜂窝板本体与隔板连通,气流在蜂窝板本体内流动；本发明可以根据受力情况调整铺层数量和铺层角度,具有较大的设计空间,采用三浦折叠型结构,拥有良好的平面内抗剪切性、平面内各向同性、可变形性和连通性,进而提升复合蜂窝材料的抗腐蚀能力和耗能能力。(The invention relates to a composite honeycomb material, which comprises a plurality of honeycomb plate bodies and a plurality of partition plates, wherein a layer of honeycomb plate body is laid on each partition plate to form a composite group, and the composite groups are sequentially stacked; the honeycomb plate body is of a three-pump folding structure, when each honeycomb plate body is laid on the partition plate, the top and the bottom of each honeycomb plate body are connected with the adjacent partition plates, namely the honeycomb plate body is communicated with the partition plate, and air flow flows in the honeycomb plate body; the invention can adjust the number of the layers and the angle of the layers according to the stress condition, has larger design space, adopts a three-pump folding structure, and has good in-plane shear resistance, in-plane isotropy, deformability and connectivity, thereby improving the corrosion resistance and energy consumption capability of the composite honeycomb material.)
技术领域
本发明涉及一种复合蜂窝材料，属于蜂窝板技术领域。
背景技术
蜂窝板由其良好的环保性能以及缓冲性能，被广泛应用于建筑、船舶、航空航天等领域中。传统的蜂窝板大多采用正六面体蜂窝格结构，这种结构较为美观且性能优异。
蜂窝板的是一种各向异性材料，其共面承载能力远低于异面承载能力，这使得传统蜂窝板不能承受较大的面内冲击荷载，并且传统蜂窝在平面内承载能力各不相同，这大大限制了蜂窝板的应用范围。此外，传统蜂窝板具有封闭性，在实际使用过程中常常出现蜂窝板内部因水气凝结而导致的腐蚀，大大减小了蜂窝板的使用寿命。因此，提升蜂窝板的平面内各向同性和抗剪切性能及其抗腐蚀性迫在眉睫，然而，在不改变传统蜂窝板结构和材料的情况下，提升蜂窝板性能十分困难。由此可知，考虑改变传统的正六边形蜂窝形式以达到平面内各向同性与增强平面内抗剪切性能和连通性，提高蜂窝板的设计空间。
发明内容
本发明提供一种复合蜂窝材料，具有高连通性、抗剪切性，同时能达到平面内各向同性。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种复合蜂窝材料，包括若干蜂窝板本体和若干隔板，每块隔板上均铺设一层蜂窝板本体为一复合组，若干复合组顺次叠设；
所述蜂窝板本体为三浦折叠型结构，每块蜂窝板本体铺设在隔板时，蜂窝板本体的顶部、底部均与相邻隔板相连，即蜂窝板本体与隔板连通，气流在蜂窝板本体内流动；
作为本发明的进一步优选，所述蜂窝板本体包括若干三浦折叠胞元拼接形成，每个三浦折叠胞元由四个相同的平行四边形组成，以平行四边形的交点为原点，建立三维坐标系，根据折痕方向分别定义横向折痕和竖向折痕，在三维坐标系中，以横向折痕的方向为X轴，以两竖向折痕端点的连线为Y轴，以原点为起点指向负X轴的横向折痕为谷折痕，其余三条折痕均为山折痕，三浦折叠胞元根据折痕定义向正Z轴方向折叠；
作为本发明的进一步优选，横向折痕与竖向折痕之间形成折痕间夹角，折痕间夹角的范围为45°-90°；
作为本发明的进一步优选，每个三浦折叠胞元在折叠时通过横向折痕与竖线折痕约束折叠形式，折叠时两条横向折痕之间形成的夹角为折叠角，折叠角的范围为60°-120°。
作为本发明的进一步优选，相邻复合组的蜂窝板本体在叠设时，三浦折叠胞元的布置方向不相同，且在布置时形成相对转角，相对转角的角度范围为0°-90°；
作为本发明的进一步优选，一层蜂窝板本体中由三浦折叠胞元将通过上述定义的坐标系进行折叠与隔板表面接触，相邻层蜂窝板本体中由三浦折叠胞元构成的坐标系与前一层有相对转角，相邻层通过该坐标系进行折叠与隔板表面接触；
作为本发明的进一步优选，所述隔板与所述蜂窝板本体的厚度比范围为0.1-10；
作为本发明的进一步优选，每块隔板上均铺设一层蜂窝板本体，两者接触部分采用钎焊连接；
作为本发明的进一步优选，所述隔板与所述蜂窝板本体均采用铝板进行制作；
作为本发明的进一步优选，所述隔板与所述蜂窝板本体相互平行。
通过以上技术方案，相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
1、本发明提供的复合蜂窝材料中，蜂窝板本体为三浦折叠型结构，在承受面外荷载时进入展开过程而耗能使其兼顾传统蜂窝板的异面承载能力，在承受面内荷载时通过其整体变形提高平面内抗剪切性能；
2、本发明提供的复合蜂窝材料，通过在每块隔板上均铺设一层蜂窝板本体形成一复合组，若干复合组顺次叠设，在布设时，每层蜂窝板本体的摆布位置不同，从而达到平面内各向同性，并且结构在承受荷载时不同铺层蜂窝板本体的折叠展开方向不同，进而可以做到不同铺层间相互约束，达到更高的承载能力。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明提供的优选实施例的整体立体示意图；
图2是本发明提供的优选实施例中蜂窝板本体结构示意图；
图3是本发明提供的优选实施例中相邻复合组的蜂窝板本体在叠设时放置示意图；
图4是本发明提供的优选实施例中单个三浦折叠胞元结构示意图；
图5是本发明提供的优选实施例中蜂窝板本体剖面示意图。
图中：1为隔板，2为蜂窝板本体，21为横向折痕，22为竖向折痕，23为折痕间夹角，24为折叠角。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。本申请的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本发明的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本发明的保护范围。
传统蜂窝板采用正六边形结构，其为封闭结构，即每个蜂窝格中的空气无法与外界流通，若蜂窝格中空气发生水凝，将大大增加蜂窝的腐蚀概率，因此为了提高材料的抗腐蚀能力，本申请提供了一种复合蜂窝材料，采用三浦折叠型结构代替传统蜂窝板的正六边形结构，如图1所示，是本申请的一个整体结构立体示意图，包括若干蜂窝板本体2和若干隔板1，每块隔板1上均铺设一层蜂窝板本体2为一复合组，若干复合组顺次叠设，也就是说相邻的蜂窝板本体2之间均设有一块隔板1；这里蜂窝板本体2为三浦折叠型结构，其在承受面外荷载时进入展开过程而耗能使其兼顾传统蜂窝板的异面承载能力，在承受面内荷载时通过其整体变形提高平面内抗剪切性能，每块蜂窝板本体2铺设在隔板1时，蜂窝板本体2的顶部、底部均与相邻隔板1相连，即蜂窝板本体2与隔板1连通，气流从蜂窝板本体2共面方向上的一端进入，在蜂窝板本体2内流动，再从另一端流出。在本申请中，制作蜂窝板本体2以及隔板1的材料均采用铝板制作，蜂窝板本体2与相邻隔板1之间采用钎焊连接。
下面对构成蜂窝板本体2的三浦折叠胞元进行具体阐述，也就是说，蜂窝板本体2包括若干三浦折叠胞元拼接形成，图3所示，每个三浦折叠胞元由四个平行四边形组成，为了更清楚的阐述结构，以平行四边形的交点中心为原点，建立三维坐标系，根据折痕方向分别定义横向折痕21和竖向折痕22，在三维坐标系中，以横向折痕21的方向为X轴，以两竖向折痕22端点的连线为Y轴，以原点为起点指向负X轴的横向折痕为谷折痕，其余三条折痕均为山折痕，三浦折叠胞元根据折痕定义向正Z轴方向折叠；这里，横向折痕21与竖向折痕22之间形成折痕间夹角23，每个三浦折叠胞元在折叠时通过横向折痕21与竖线折痕22约束折叠形式，折叠时两条横向折痕21之间形成的夹角为折叠角24。
当若干复合组顺次叠设时，由于单一方向的蜂窝板会导致平面内各向承载力不同，因此本申请提供的优选实施例中，一层蜂窝板本体2的三浦折叠胞元将位于正Y轴与X轴形成的两个三浦折叠胞元面与隔板1表面接触，相邻层蜂窝板本体2的三浦折叠胞元将位于负X轴与Y轴形成的两个三浦折叠胞元面或者正X轴与Y轴形成的两个三浦折叠胞元面与隔板1表面接触，能够达到平面内各向同性，同时结构在承受载荷时不同铺层的折叠展开方向不同，进而可以实现不同铺层之间相互约束，达到更高的承载能力；此坐标系依旧沿用的上述对三浦折叠胞元阐述时候的坐标系，在图3中，重新设定了一种关于XYZ的坐标系，也就是说，第一层蜂窝板本体2沿着X轴方向布置，第二层蜂窝板本体2沿着Y轴方向布置，两者放置方向的相对转角为90°，这里引入了相对转角，即为相邻复合组的蜂窝板本体2在叠设时，三浦折叠胞元的布置方向不相同，在布置时形成相对转角。
为了较好的实现空气在蜂窝板本体2中的流动能力，减少蜂窝板本体2中的水气，对夹角23、折叠角24以及相对转角的角度都做了限定，夹角23的范围为45°-90°，折叠角24的范围为60°-120°，相对转角的角度范围为0°-90°。
在本申请中，还对隔板1与蜂窝板本体2的厚度比做了限定，所述隔板1与所述蜂窝板本体2的厚度比范围为0.1-10。
当然在实际应用中，可以根据使用的要求对蜂窝板本体2的放置方向以及铺层数量进行相应的设计，进而保留了较大的设计空间，增强了整个结构的灵活性。
图4、图5是本申请提供的优选实施例，蜂窝板本体2的结构主要是由横向折痕21、竖向折痕22、横向折痕21与竖向折痕22之间的夹角23以及折叠角24控制，优选实施例给出的横向折痕21的长度为20mm，竖向折痕22的长度为20mm，夹角23为80°，折叠角24为74°。隔板1与隔板1之间相互平行，隔板1的厚度为0.5mm，蜂窝板本体2的厚度为0.5mm，隔板1与隔板1之间的间距由蜂窝板本体2高度确定，优选实施例中为16mm。
通过上述阐述可知，本申请采用的复合蜂窝材料可以解决现有技术中蜂窝板平面内各向承载力不同以及连通性差的缺陷，改变蜂窝板本体2中横向折痕21、竖向折痕22、夹角23以及折叠角24的参数，即可使蜂窝板本体2的力学性能发生改变，不仅使材料具有较大的设计空间，而且采用三浦折叠型结构提高了空气在结构内的流动能力，减少了蜂窝板本体2中的水汽，进而达到提高材料抗腐蚀能力的目的。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本申请中所述的“和/或”的含义指的是各自单独存在或两者同时存在的情况均包括在内。
本申请中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
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