專利名稱：復(fù)合大板式方艙的蒙皮結(jié)構(gòu)及降低蒙皮熱變形的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于板材材料的防熱隔熱技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種復(fù)合大板式方艙的蒙皮結(jié)構(gòu)，本發(fā)明還涉及一種降低蒙皮熱變形的方法。
背景技術(shù)：
方艙是指能對人員和裝備提供適宜的工作環(huán)境和安全防護(hù)，便于實(shí)施多種方式裝卸和運(yùn)輸?shù)墓ぷ鏖g，在航天測控、野戰(zhàn)救護(hù)、抗震救災(zāi)、石油勘探、地質(zhì)勘探等方面應(yīng)用也很廣泛，它是一種獨(dú)立廂體，能在惡劣的外在環(huán)境條件下提供良好的內(nèi)部工作環(huán)境，具有多種防護(hù)能力，能適應(yīng)多種運(yùn)輸形式，如直升機(jī)吊運(yùn)、機(jī)動車運(yùn)輸?shù)?，機(jī)動性能好。復(fù)合大板式方艙是方艙的主要結(jié)構(gòu)型式之一，由數(shù)塊復(fù)合夾芯板搭接而成，復(fù)合夾芯板結(jié)構(gòu)一般外側(cè)蒙皮采用鋁板，內(nèi)側(cè)采用鋼板，中間用鋼質(zhì)骨架增加結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，用椴木和聚氨酯泡沫隔熱，蒙皮與骨架、隔熱材料之間用結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)。由于各組成材料的特性差異大，力學(xué)特性分析較復(fù)雜?，F(xiàn)有方艙在在野外使用過程中，工作條件十分惡劣，載荷工況復(fù)雜，容易出現(xiàn)膠層脫粘和蒙皮鼓包現(xiàn)象，給產(chǎn)品質(zhì)量和外觀帶來不利的影響。方艙的鼓包、 脫粘問題在方艙生產(chǎn)中是一個帶有普遍性的問題。研究表明，方艙大板脫粘、鼓包的主要原因是結(jié)構(gòu)的熱變形，設(shè)計合理的方艙蒙皮結(jié)構(gòu)，降低熱變形，對方艙質(zhì)量的提高是非常必要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種復(fù)合大板式方艙的蒙皮結(jié)構(gòu)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的方艙蒙皮在高溫條件下鼓包、脫粘問題，顯著減小復(fù)合式大板的熱變形。本發(fā)明的另一目的是提供一種降低蒙皮熱變形的方法。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種復(fù)合大板式方艙的蒙皮結(jié)構(gòu)，由鋁外蒙皮、鋼蒙皮、椴木、方鋼、內(nèi)蒙皮依次粘結(jié)組成，椴木和方鋼對應(yīng)設(shè)置有多組，每一組椴木、方鋼與相鄰一組椴木、方鋼之間設(shè)置有泡沫，泡沫分別與內(nèi)蒙皮和鋼蒙皮粘接。本發(fā)明所采用的另一技術(shù)方案是，一種降低蒙皮熱變形的方法，將鋁外蒙皮設(shè)置在最外側(cè)，在鋁外蒙皮內(nèi)側(cè)設(shè)置一層鋼蒙皮，將鋁外蒙皮、鋼蒙皮、椴木、方鋼、內(nèi)蒙皮依次粘結(jié)成一體，椴木和方鋼對應(yīng)設(shè)置有多組，并且在每一組椴木、方鋼與相鄰一組椴木、方鋼之間設(shè)置有泡沫，將泡沫分別與內(nèi)蒙皮和鋼蒙皮粘接。本發(fā)明的有益效果是，復(fù)合大板式方艙蒙皮采用鋁-鋼復(fù)合結(jié)構(gòu)，鋁外蒙皮在外側(cè)，鋼蒙皮在內(nèi)側(cè)，并且鋁外蒙皮厚度較鋼蒙皮薄，環(huán)境溫度升高致使外側(cè)鋁外蒙皮溫度升高后，復(fù)合板材的熱變形小于單一的鋁外蒙皮，內(nèi)側(cè)與骨架結(jié)構(gòu)中的椴木條粘結(jié)可靠性提高，有效解決了單純采用鋁蒙皮存在的高溫條件下的脫粘、鼓包的問題。


圖1是現(xiàn)有復(fù)合大板蒙皮結(jié)構(gòu)的斷面結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明復(fù)合大板蒙皮結(jié)構(gòu)的斷面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是現(xiàn)有復(fù)合大板蒙皮結(jié)構(gòu)分析模型的幾何圖；圖4是本發(fā)明復(fù)合大板蒙皮結(jié)構(gòu)分析模型的有限元網(wǎng)格圖；圖5是現(xiàn)有復(fù)合大板蒙皮結(jié)構(gòu)的溫度場分析結(jié)果；圖6是本發(fā)明復(fù)合大板蒙皮結(jié)構(gòu)的溫度場分析結(jié)果；圖7是現(xiàn)有復(fù)合大板蒙皮結(jié)構(gòu)的熱變形分析結(jié)果；圖8是本發(fā)明復(fù)合大板蒙皮結(jié)構(gòu)的熱變形分析結(jié)果。圖中，1.內(nèi)蒙皮，2.泡沫，3.方鋼，4.椴木，5.鋁外蒙皮，6.鋼蒙皮，7.膠層。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。如圖1所示，現(xiàn)有的復(fù)合大板斷面結(jié)構(gòu)是，包括內(nèi)蒙皮1和鋁外蒙皮5，在內(nèi)蒙皮1 和鋁外蒙皮5之間設(shè)置有多組對應(yīng)的方鋼3和椴木4，每組方鋼3、椴木4與相鄰一組的方鋼3、椴木4之間填充有聚氨酯材料的泡沫2，和鋁外蒙皮5之間依次通過粘合劑粘結(jié)成一體。當(dāng)方艙的外部環(huán)境溫度升高時，鋁外蒙皮5膨脹量較之大板內(nèi)部的椴木4大很多，鋁外蒙皮5與椴木4之間容易脫粘，溫度降低后蒙皮脫粘處便會形成鼓包。如圖2所示，本發(fā)明的復(fù)合大板式方艙蒙皮采用鋁-鋼復(fù)合結(jié)構(gòu)，將鋁外蒙皮5設(shè)置在最外側(cè)，將鋼蒙皮6設(shè)置在鋁外蒙皮5的內(nèi)側(cè)，鋁外蒙皮5的厚度小于鋼蒙皮6的厚度， 鋁外蒙皮5、鋼蒙皮6、椴木4、方鋼3、內(nèi)蒙皮1之間依次通過粘合劑粘結(jié)成一體，方鋼3和椴木4設(shè)置有多組一一對應(yīng)，每組方鋼3、椴木4與相鄰一組的方鋼3、椴木4之間之間設(shè)置有聚氨酯材料的泡沫2，泡沫2分別與內(nèi)蒙皮1和鋼蒙皮6粘接。本發(fā)明的降低蒙皮熱變形的方法是，將鋁外蒙皮5設(shè)置在最外側(cè)，在鋁外蒙皮5內(nèi)側(cè)設(shè)置一層鋼蒙皮6，并且鋁外蒙皮5厚度較鋼蒙皮6薄，將鋁外蒙皮5、鋼蒙皮6、椴木4、 方鋼3、內(nèi)蒙皮1之間依次通過粘合劑粘結(jié)成一體，并且在每組椴木4、方鋼3之間設(shè)置聚氨酯材料的泡沫2，并將泡沫2分別與內(nèi)蒙皮1和鋼蒙皮6粘接。這樣一來，環(huán)境溫度升高致使外側(cè)鋁外蒙皮5溫度升高后，由于鋼材熱膨脹系數(shù)只有鋁的一半，并且彈性模量比鋁高一倍以上，鋼蒙皮6的變形顯著低于鋁外蒙皮5，并且由于鋼的導(dǎo)熱特性比鋁差，鋼蒙皮6內(nèi)側(cè)與椴木條粘結(jié)的表面溫度比鋁外蒙皮5的溫度低，與椴木4粘結(jié)的膠層7的強(qiáng)度也可以高一些，鋼蒙皮6與椴木4粘結(jié)可靠性比鋁外蒙皮5提高。變形量比鋁外蒙皮5更小的鋼蒙皮6與椴木4和聚氨酯泡沫2粘結(jié)，可靠性比鋁外蒙皮5直接與椴木4和聚氨酯泡沫2 粘結(jié)顯著提高。本發(fā)明的復(fù)合大板式方艙蒙皮結(jié)構(gòu)的具體效果分析如下圖3是現(xiàn)有大板蒙皮結(jié)構(gòu)的斷面幾何模型，只考慮外側(cè)的鋁蒙皮、膠層和椴木。圖 4是本發(fā)明的蒙皮斷面實(shí)施例結(jié)構(gòu)斷面幾何模型，與圖3相類似，只考慮外側(cè)的鋁外蒙皮5、 鋼蒙皮6、膠層7和椴木4，在極端工況條件下，外側(cè)環(huán)境溫度設(shè)定為96°C，椴木內(nèi)側(cè)溫度為 55 °C。如圖5和圖6所示，是采用有限元方法對兩種結(jié)構(gòu)進(jìn)行的溫度場分析結(jié)果，由于鋼和膠的導(dǎo)熱系數(shù)低于鋁，圖6 (本發(fā)明結(jié)構(gòu))上部所示的91. 4440C以上的高溫區(qū)域與圖 5(現(xiàn)有結(jié)構(gòu))相比向上部有明顯偏移，大板方艙內(nèi)部的溫度場有明顯變化。將溫度計算的結(jié)果代入結(jié)構(gòu)計算中，得到圖7 (現(xiàn)有結(jié)構(gòu))和圖8 (本發(fā)明結(jié)構(gòu))所示的熱變形結(jié)果，大板方艙整體結(jié)構(gòu)的熱變形由原來的21. 1 μ m下降到15. 9 μ m，相對下降幅度為24. 6%，這些圖表及相關(guān)數(shù)據(jù)充分表明，本發(fā)明的蒙皮結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有結(jié)構(gòu)相比，能夠有效減小大板的熱變形。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合大板式方艙的蒙皮結(jié)構(gòu)，其特征在于由鋁外蒙皮(5)、鋼蒙皮(6)、椴木 、方鋼(3)、內(nèi)蒙皮(1)依次粘結(jié)組成，椴木(4)和方鋼(3)對應(yīng)設(shè)置有多組，每一組椴木(4)、方鋼(3)與相鄰一組椴木(4)、方鋼(3)之間設(shè)置有泡沫⑵，泡沫(2)分別與內(nèi)蒙皮 ⑴和鋼蒙皮(6)粘接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合大板式方艙的蒙皮結(jié)構(gòu)，其特征在于所述鋁外蒙皮(5) 的厚度小于鋼蒙皮(6)的厚度。
3.一種降低蒙皮熱變形的方法，其特征在于將鋁外蒙皮( 設(shè)置在最外側(cè)，在鋁外蒙皮(5)內(nèi)側(cè)設(shè)置一層鋼蒙皮(6)，將鋁外蒙皮(5)、鋼蒙皮(6)、椴木(4)、方鋼(3)、內(nèi)蒙皮 ⑴依次粘結(jié)成一體，椴木⑷和方鋼⑶對應(yīng)設(shè)置有多組，并且在每一組椴木、方鋼 (3)與相鄰一組椴木、方鋼C3)之間設(shè)置有泡沫0)，將泡沫( 分別與內(nèi)蒙皮(1)和鋼蒙皮(6)粘接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的降低蒙皮熱變形的方法，其特征在于所述鋁外蒙皮(5)的厚度小于鋼蒙皮(6)的厚度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種復(fù)合大板式方艙的蒙皮結(jié)構(gòu)，由鋁外蒙皮、鋼蒙皮、椴木、方鋼、內(nèi)蒙皮依次粘結(jié)組成，椴木和方鋼對應(yīng)設(shè)置有多組，每一組椴木、方鋼與相鄰一組椴木、方鋼之間設(shè)置有泡沫，泡沫分別與內(nèi)蒙皮和鋼蒙皮粘接。本發(fā)明還公開了一種降低蒙皮熱變形的方法，通過采用前述的結(jié)構(gòu)后，環(huán)境溫度升高致使外側(cè)鋁外蒙皮溫度升高后，復(fù)合板材的熱變形小于單一的鋁外蒙皮，內(nèi)側(cè)與骨架結(jié)構(gòu)中的椴木條粘結(jié)可靠性提高，有效解決了單純采用鋁蒙皮存在的高溫條件下的脫粘、鼓包的問題。
文檔編號E04F13/075GK102433969SQ20111024753
公開日2012年5月2日 申請日期2011年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月24日
發(fā)明者李德信, 王世軍, 趙金娟 申請人:西安理工大學(xué)