一种多级波纹夹层筒

1.本实用新型属于简体结构领域，尤其涉及一种多级波纹夹层筒。


背景技术：

2.筒体结构在结构领域中有着非常广泛的应用，如卫星夹层筒结构，火箭承力筒结构、导弹筒体结构、飞机机身、潜艇主体结构、发动机壳体等。在制备工艺方面，因其夹层制备工艺复杂，重复性较差，成为迫切需要解决的问题，近几年来，随着3d打印技术的不断发展，使得越来越多的复杂结构可以被制备出来，拓宽了结构设计领域，使得结构可以不断复杂化。波纹夹层结构由于其孔隙率高，比强度大以及良好的几何拓扑构型可设计性，使其在满足轻质的同时，可以保证结构的刚度和强度，并具有多功能潜力。


技术实现要素：

3.本实用新型提供一种多级波纹夹层筒，在满足结构抗力要求的同时，加强了结构的抗弯刚度，进一步减少了结构重量，提高其局部屈曲的承载力。
4.为实现以上目的，本实用新型采用以下技术方案：
5.一种多级波纹夹层筒结构，包括：外面板、内面板、多层多级波纹夹层；所述多层多级波纹夹层的外部和内部分别连着所述外面板和内面板；所述多层多级波纹夹层包括从外向内多层的多级波纹夹层；所述多级波纹夹层由波纹胞元沿着圆柱壳圆周方向阵列，并沿着圆柱壳的母线方向延伸组成，所述波纹胞元包含胞元内面板、胞元中间面板、胞元外面板、胞元波纹腹板、胞元波纹夹层腹板；所述波纹胞元的胞元波纹夹层腹板由小波纹夹层胞元沿腹板方向阵列组成；
6.所述胞元波纹腹板和胞元波纹夹层腹板有倾角，即对应有圆心角。
7.所述多级波纹夹层筒结构的内面板和外面板的高度一致，且与波纹芯子连接。
8.有益效果：本实用新型提供了一种多级波纹夹层筒，其波纹夹层结构孔隙率高，比强度大，具有良好的几何拓扑构型可设计性，使其在满足轻质的同时，可以保证结构的刚度和强度，而且在内外面板和波纹夹层处采用波纹夹层的方式，在满足结构抗力要求的同时，可以加强结构的抗弯刚度，进一步减少结构重量，提高其局部屈曲的承载力。
附图说明
9.图1是本实用新型实施例中多级波纹夹层筒结构截面示意图；
10.图2是本实用新型实施例中多级波纹夹层筒结构轴测示意图；
11.图3是本实用新型实施例中多级波纹夹层筒结构胞元截面示意图；
12.其中，1-外面板；2-一层多级波纹夹层；3-二层多级波纹夹层；4-三层多级波纹夹层；5-内面板；6-多级波纹夹层内面板；7-多级波纹夹层外面板。
[0013] c1-胞元内面板；c2-胞元中间面板；c3-胞元外面板；c4-胞元波纹腹板a；c5-胞元波纹夹层腹板；c6-胞元波纹腹板b。
具体实施方式
[0014]
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明：
[0015]
如图1和图2所示，一种多级波纹夹层筒，包括：外面板1、内面板5、多层多级波纹夹芯层；所述多层多级波纹夹芯层的外部和内部分别连着所述外面板和内面板；所述多层多级波纹夹芯层包括由外向内依次为一层多级波纹夹层2、多级波纹夹层外面板7、二层多级波纹夹层3、多级波纹夹层内面板6、三层多级波纹夹层4；
[0016]
所述结构采用多级夹层的方式，在满足结构抗力要求的同时，可以加强结构的抗弯刚度，进一步减少结构重量，提高其局部屈曲的承载力；
[0017]
每一层多级波纹夹层都由波纹胞元沿着圆柱壳圆周方向阵列，并沿着圆柱壳的母线方向延伸组成；同层每一级波纹夹层中的波纹胞元排列规律相同；
[0018]
如图3所示，所述波纹胞元包含胞元内面板c1、胞元中间面板c2、胞元外面板c3、胞元波纹腹板ac4、胞元波纹腹板bc6、胞元波纹夹层腹板c5；胞元波纹夹层腹板c5位于两块胞元中间面板c2之间，两块胞元中间面板c2的外侧分别为胞元波纹腹板ac4、胞元波纹腹板bc6，胞元波纹腹板ac4另一侧为胞元内面板c1，胞元波纹腹板bc6另一侧为胞元外面板c3；
[0019]
胞元波纹夹层腹板c5由小波纹夹层胞元沿腹板方向阵列组成；胞元波纹夹层腹板c5有圆心角为[0
°
,90
°
)的倾角；
[0020]
所述胞元波纹腹板有圆心角为[0
°
,90
°
)的倾角，以图3示意的对称面对称出另一个腹板，而后以对称组胞元形式圆周向周期阵列；其中胞元波纹腹板ac4、胞元波纹腹板bc6的距离间隔为[0,2πr/n]；其中r为对应层面板半径，n为胞元数。
[0021]
以上仅是本实用新型的优选实施例，将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，做出的若干变形和改进都属于本实用新型的保护范围。


技术特征：
1.一种多级波纹夹层筒，其特征在于，包括：外面板、内面板、多层多级波纹夹层；所述多层多级波纹夹层的外部和内部分别连着所述外面板和内面板；所述多层多级波纹夹层包括从外向内多层的多级波纹夹层；所述多级波纹夹层由波纹胞元沿着圆柱壳圆周方向阵列，并沿着圆柱壳的母线方向延伸组成。2.根据权利要求1所述的多级波纹夹层筒，其特征在于，所述多层多级波纹夹芯层由外向内依次为一层多级波纹夹层、多级波纹夹层外面板、二层多级波纹夹层、多级波纹夹层内面板、三层多级波纹夹层；每一层多级波纹夹层都由波纹胞元沿着圆柱壳圆周方向阵列，并沿着圆柱壳的母线方向延伸组成。3.根据权利要求1或2所述的多级波纹夹层筒，其特征在于，所述波纹胞元的腹板有圆心角为[0
°
,90
°
)的倾角，沿着圆柱壳圆周方向阵列的为一组对称胞元。4.根据权利要求3所述的多级波纹夹层筒，其特征在于，同层每一级波纹夹层中的波纹胞元排列规律相同。5.根据权利要求3所述的多级波纹夹层筒，其特征在于，所述波纹胞元包含胞元内面板、胞元中间面板、胞元外面板、胞元波纹腹板、胞元波纹夹层腹板；所述胞元波纹夹层腹板位于两块胞元中间面板之间，两块胞元中间面板的外侧分别为胞元波纹腹板a、胞元波纹腹板b，胞元波纹腹板a另一侧为胞元内面板，胞元波纹腹板b另一侧为胞元外面板。6.根据权利要求5所述的多级波纹夹层筒，其特征在于，所述胞元波纹夹层腹板有圆心角为[0
°
,90
°
)的倾角，且由小波纹夹层胞元沿腹板方向阵列组成。7.根据权利要求5所述的多级波纹夹层筒，其特征在于，所述胞元波纹腹板a和胞元波纹腹板b有圆心角为[0
°
,90
°
)的倾角。8.根据权利要求5或7所述的多级波纹夹层筒，其特征在于，所述胞元波纹腹板a、胞元波纹腹板b的距离间隔为[0,2πr/n]，其中r为对应层面板半径，n为胞元数。9.根据权利要求1所述的多级波纹夹层筒，其特征在于，所述内面板和外面板的高度一致。

技术总结
本实用新型公开了一种多级波纹夹层筒结构，属于简体结构领域，所述多级波纹夹层筒在满足结构抗力要求的同时，加强了结构的抗弯刚度，进一步减少了结构的重量，提高了结构的局部屈曲的承载能力。本实用新型结构包括：内面板，外面板，多级波纹夹层；所述多级波纹夹层波纹的顶部和底部分别连接着所述外面板和内面板；所述的多级波纹夹层的波纹胞元沿着圆柱壳圆周方向阵列，并沿着圆柱壳的母线方向延伸。并沿着圆柱壳的母线方向延伸。并沿着圆柱壳的母线方向延伸。


技术研发人员：范华林 张赫 安西月
受保护的技术使用者：南京航空航天大学
技术研发日：2022.11.03
技术公布日：2023/7/14