本發(fā)明屬于工程結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，尤其涉及一種點(diǎn)陣-泡沫填充體夾芯板結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

隨著工程技術(shù)的迅猛發(fā)展，工程師們對(duì)結(jié)構(gòu)輕量化及功能多樣化提出了迫切的要求。超輕多孔材料是近年來(lái)隨著材料制備與機(jī)械加工技術(shù)的迅速發(fā)展而出現(xiàn)的一類新型的多功能材料，具有結(jié)構(gòu)功能一體化的顯著特征。

點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)芯體具有高孔隙率，可以通過(guò)對(duì)點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的單胞構(gòu)型設(shè)計(jì)使點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)具有高比強(qiáng)度、高比剛度、高抗彎強(qiáng)度的優(yōu)點(diǎn)，使得在相同結(jié)構(gòu)承載力作用下可節(jié)省大量的材料，大大減輕了結(jié)構(gòu)自重。孔隙材料（包括泡沫混凝土、泡沫塑料、泡沫鋁等）變形以胞元壁彎曲為主，其宏觀強(qiáng)度由胞元壁的抗彎強(qiáng)度所控制，由于孔隙材料的胞元壁較薄，導(dǎo)致其抗彎強(qiáng)度很低，阻礙了其在工程領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。為解決上述問(wèn)題，發(fā)明一種多功能夾芯板結(jié)構(gòu)十分必要的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明公開(kāi)了一種點(diǎn)陣-泡沫填充體夾芯板結(jié)構(gòu)，將點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)和泡沫填充體相結(jié)合，發(fā)揮各自的優(yōu)良性能，通過(guò)復(fù)合的方式實(shí)現(xiàn)各自功能的優(yōu)勢(shì)集成，實(shí)現(xiàn)多種功能融合。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的點(diǎn)陣-泡沫填充體夾芯板結(jié)構(gòu)制備方法如下：

1）點(diǎn)陣材料由單胞元延拓布置形成，單胞元是由桿件構(gòu)成的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，形狀有金字塔、四面體及其它多面體形狀，金字塔型單胞結(jié)構(gòu)如如a-1'-2'-4'-5'，定義直角坐標(biāo)系，單胞的高度方向?yàn)閦軸方向，單胞底面上的點(diǎn)位于x-y平面上。通過(guò)單胞結(jié)構(gòu)在x與y方向上的周期延拓布置，形成單片點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)（b），將相同的單片點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)以單胞元頂點(diǎn)所在的x-y平面為對(duì)稱平面進(jìn)行鏡像對(duì)稱延拓，形成所需的多層空間點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)；

2）將形成的多層空間點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)與平面網(wǎng)片結(jié)構(gòu)（a）連接，形成表面結(jié)構(gòu)，1~9與1'~9'為多層空間點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)與平面網(wǎng)片結(jié)構(gòu)（a）的連接點(diǎn)；（1~9與1'~9'只是一種示意，實(shí)際材料里有若干連接點(diǎn)）

3）將表面結(jié)構(gòu)及鄰近區(qū)域浸入熱固或熱塑材料中，形成外殼結(jié)構(gòu)；

4）將泡沫填充材料注入殼體內(nèi)，最終形成一種點(diǎn)陣-泡沫填充體夾芯板結(jié)構(gòu)。

所述的點(diǎn)陣材料由金屬、纖維增強(qiáng)復(fù)合材料及其它非金屬材料構(gòu)成。

所述的熱固或熱塑材料為混凝土、水泥漿、塑料等。

所述的泡沫填充材料為泡沫塑料、泡沫混凝土、泡沫鋁等。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明吸收了孔隙填充材料（如泡沫混凝土）沖擊能量吸收率高、隔振、隔音、耐腐、耐火等優(yōu)點(diǎn)，以及點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)橫向抗剪切強(qiáng)度及承載能力高、超輕質(zhì)高強(qiáng)度的優(yōu)良性能，將兩種結(jié)構(gòu)復(fù)合以實(shí)現(xiàn)多功能的耦合，獲得綜合性能更加優(yōu)異的結(jié)構(gòu)功能一體化材料，可以通過(guò)控制點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的胞單元的形狀與尺寸以及泡沫混凝土的體積密度、水泥標(biāo)號(hào)、發(fā)泡劑類型來(lái)提高材料的抗沖擊、抗火等各項(xiàng)性能，以傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比，本發(fā)明具有更低的成本，方法簡(jiǎn)便，使用范圍廣。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的點(diǎn)陣-泡沫填充體夾芯板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的點(diǎn)陣-泡沫填充體夾芯板的結(jié)構(gòu)的立面圖；

圖3為本發(fā)明的金字塔型單胞元示意圖；

圖4為本發(fā)明的正四面體型單胞元示意圖。

其中有：平面網(wǎng)片結(jié)構(gòu)（a），單片點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)（b），熱固或熱塑材料（c），泡沫填充材料（d），多層空間點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)與平面網(wǎng)片結(jié)構(gòu)的連接點(diǎn)1~9與1'~9'，多層空間點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)單層之間的連接點(diǎn)a、b、c、d。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解下述具體實(shí)施方式僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。

1）如圖1、2所示，本實(shí)施例中制備的是一個(gè)復(fù)合材料夾芯板結(jié)構(gòu)，包括平面網(wǎng)片結(jié)構(gòu)（a），單片點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)（b），熱固或熱塑材料（c），泡沫填充材料（d），多層空間點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)與平面網(wǎng)片結(jié)構(gòu)的連接點(diǎn)1~9與1'~9'，多層空間點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)單層之間的連接點(diǎn)a、b、c、d。

2）通過(guò)單胞結(jié)構(gòu)在x與y方向上的周期延拓布置，形成單片點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)（b），將相同的單片點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)以單胞元頂點(diǎn)所在的x-y平面為對(duì)稱平面進(jìn)行鏡像對(duì)稱延拓，形成所需的多層空間點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)。本實(shí)施例中制備的復(fù)合材料夾板結(jié)構(gòu)中單片點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)（b）共有2層，可擴(kuò)展為多層。

3）將形成的多層空間點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)與平面網(wǎng)片結(jié)構(gòu)（a）連接，形成表面結(jié)構(gòu)，1~9與1'~9'為多層空間點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)（b）與平面網(wǎng)片結(jié)構(gòu)（a）的連接點(diǎn)。

4）將表面結(jié)構(gòu)及鄰近區(qū)域浸入熱固或熱塑材料（c）中，形成外殼結(jié)構(gòu)。

5）將泡沫填充材料（d）注入殼體內(nèi)，最終形成一種點(diǎn)陣-泡沫填充體夾芯板結(jié)構(gòu)。

圖3為本實(shí)施例金字塔型單胞元示意圖，包括立體圖、主視圖與俯視圖。

圖4為正四面體型單胞元示意圖，包括立體圖、主視圖與俯視圖。

本發(fā)明方案所公開(kāi)的技術(shù)手段不僅限于上述實(shí)施方式所公開(kāi)的技術(shù)手段，還包括由以上技術(shù)特征任意組合所組成的技術(shù)方案。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種點(diǎn)陣?泡沫填充體夾芯板結(jié)構(gòu)，將點(diǎn)陣材料邊緣區(qū)域浸入熱固或熱塑材料中，形成外殼結(jié)構(gòu)，再將泡沫填充料注入殼體內(nèi)部，形成一種點(diǎn)陣?泡沫填充體夾芯板結(jié)構(gòu)。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了孔隙材料和點(diǎn)陣材料的復(fù)合，獲得具有高強(qiáng)性能的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)構(gòu)件，具有突出的抗沖擊特性，造價(jià)低廉，在軍事、土木工程、機(jī)械制造、安全防護(hù)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，該點(diǎn)陣?泡沫填充體夾芯板結(jié)構(gòu)能夠有效的減輕結(jié)構(gòu)自重，提高拉壓強(qiáng)度，改善沖擊變形性能，具有較高沖擊能量吸收率，尤其在土木工程行業(yè)中，更可以發(fā)揮其高強(qiáng)度、高剛度和優(yōu)良的抗沖擊性能，該復(fù)合材料結(jié)構(gòu)取材方便，方法簡(jiǎn)易，可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模批量化生產(chǎn)，應(yīng)用前景十分可觀。

技術(shù)研發(fā)人員：萬(wàn)水;年玉澤;沈孔健;蔣正文;宋愛(ài)明;李夏元;程宸;周鵬
受保護(hù)的技術(shù)使用者：東南大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.04.10
技術(shù)公布日：2017.08.22