專利名稱：具有雙穩(wěn)定構(gòu)型的混雜復(fù)合材料層板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及材料科學(xué)，具體說就是一種具有雙穩(wěn)定構(gòu)型的混雜復(fù) 合材料層板。
(二)
背景技術(shù)：
復(fù)合材料是以一種材料為基體，另 一種材料為增強(qiáng)體復(fù)合而成的 材料。而混雜復(fù)合材料指由兩種或兩種以上增強(qiáng)相材料混雜于 一種基 體相材料中構(gòu)成。分為層內(nèi)混雜、層間混雜、夾芯混雜、層內(nèi)/層間 混雜和超混雜復(fù)合材料。各種材料在性能上互相取長補(bǔ)短，產(chǎn)生協(xié)同 效應(yīng)，使復(fù)合材料的綜合性能優(yōu)于原組成材料而滿足各種不同的要 求。
近年來，隨著智能變形飛行器概念的提出和發(fā)展，能夠適應(yīng)形狀 變化的蒙皮材料與結(jié)構(gòu)需求日益廣泛，這種智能變形需要不同形狀之 間可以往復(fù)變化， 一般的通過彈性變形能夠?qū)崿F(xiàn)往復(fù)變形，但變形量 很小，不能滿足變形要求。通過塑性變形又不能實(shí)現(xiàn)往復(fù)變形。
(三)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種既可以滿足大變形要求，又能夠滿足 往復(fù)變形要求的、在每個構(gòu)型下不需要外部能源來維持其穩(wěn)定形狀的 具有雙穩(wěn)定構(gòu)型的混雜復(fù)合材料層板。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的所述的一種具有雙穩(wěn)定構(gòu)型的混雜 復(fù)合材料層板，它是一種疊層結(jié)構(gòu)，采用非對稱鋪層；分為上層、中 間層和下層；上層連接中間層，中間層連接下層。
本發(fā)明還有以下技術(shù)特征
(1) 所述的中間層為各向同性均質(zhì)材料層，采用鋼、鋁合金或 塑料膜。
(2) 所述的上層采用單向纖維增強(qiáng)的樹脂基復(fù)合材料，鋪層方 向?yàn)?度或90度，為單層復(fù)合材料或幾個單層復(fù)合材料疊合而成。
(3) 所述的下層采用單向纖維增強(qiáng)的樹脂基復(fù)合材料，鋪層方 向?yàn)?0度或0度，其纖維軸向與上層相互垂直；為單層復(fù)合材料或 幾個單層復(fù)合材料疊合而成。
(4 )所述的復(fù)合材料為單向纖維增強(qiáng)復(fù)合材料；所述的各向同 性均質(zhì)材料為金屬薄層材料。
(5 )所述的非對稱鋪層特征為
。本發(fā)明 一種具有雙穩(wěn)定構(gòu)型的混雜復(fù)合材料層板，制作方法如
下將鋪好的混雜疊層材料置于熱壓罐中，采用熱壓罐工藝，根據(jù)預(yù) 浸料的工藝制度升溫固化。
本發(fā)明具有雙穩(wěn)定構(gòu)型的混雜復(fù)合材料層板，兩個構(gòu)型的形狀變 化明顯，曲率變化超過2/m。同時，相比于單純的纖維增強(qiáng)樹脂基非 對稱層板具有承載能力高的優(yōu)點(diǎn)，兩個構(gòu)型轉(zhuǎn)變的臨界載荷相比之下 提高數(shù)倍。本發(fā)明具有雙穩(wěn)定構(gòu)型的混雜復(fù)合材料層板，可以通過調(diào) 節(jié)中間層材料的性質(zhì)和尺寸，改變形狀變化大小，增加了雙穩(wěn)定結(jié)構(gòu) 的可設(shè)計性。
(四)


圖1為本發(fā)明的非對稱鋪層混雜層板結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明的母線沿Y軸的半圓筒形結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明的母線沿X軸的半圓筒形結(jié)構(gòu)示意圖。
(五)
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
實(shí)施例1，結(jié)合圖1、圖2,本發(fā)明所述的具有雙穩(wěn)定構(gòu)型的混 雜復(fù)合材料層板由三層構(gòu)成，具體包括上層為纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合 材料層，為碳纖維或玻璃纖維增強(qiáng)材料，纖維取向?yàn)?度，如圖1中 的l。中間層為各向同性均質(zhì)材料層，為金屬或其它均質(zhì)薄層材料， 如圖1中的2。下層為纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料層，為碳纖維或玻璃 纖維增強(qiáng)材料，纖維取向90度，如圖1中的3。雙穩(wěn)定構(gòu)型的其中 一個形狀為母線沿y軸的半圓筒形，另一邊為曲邊，其曲率大于2/m,。 另一個穩(wěn)定形狀為母線沿x軸的半圓筒形，另一邊為曲邊，其曲率也 大于2/m。在一定的載荷作用下，如中間垂直加載或兩邊加彎矩，圖 2中的構(gòu)型可以轉(zhuǎn)變成圖3的構(gòu)型，此時原來的直邊變成了曲邊，而 原來的曲邊變成了直邊，并且在外載荷撤掉以后，能維持其形狀。
實(shí)施例2，結(jié)合圖1，本發(fā)明具有雙穩(wěn)定構(gòu)型的混雜復(fù)合材料層 板，所述的鋪層特征為
, 0表示上層的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的 纖維軸向方向與水平軸夾角為0度，下標(biāo)n表示可以有n個這樣的單 層。M表示各向同性材料層。90表示上層的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的纖維 軸向方向與水平軸夾角為90度，下標(biāo)n.表示可以有n個這樣的單層。
實(shí)施例3,結(jié)合圖1，本發(fā)明具有雙穩(wěn)定構(gòu)型的混雜復(fù)合材料層 板，它是一種疊層結(jié)構(gòu)，釆用非對稱鋪層；分為中間層、上層和下層。 中間層為各向同性均質(zhì)材料層，采用鋼、鋁合金或塑料膜。所述的上層采用單向纖維增強(qiáng)的樹脂基復(fù)合材料，鋪層方向?yàn)?度或90度， 為單層復(fù)合材料或幾個單層復(fù)合材料疊合而成。所述的下層采用單向
纖維增強(qiáng)的樹脂基復(fù)合材料，鋪層方向?yàn)?0度或0度，其纖維軸向 與上層相互垂直；為單層復(fù)合材料或幾個單層復(fù)合材料疊合而成。所 述的復(fù)合材料為單向纖維增強(qiáng)復(fù)合材料；所述的各向同性均質(zhì)材料為 金屬薄層材料。所述的非對稱鋪層特征為
。
實(shí)施例4，本發(fā)明一種具有雙穩(wěn)定構(gòu)型的混雜復(fù)合材料層板，其 制作方法如下將鋪好的混雜疊層材料置于熱壓罐中，采用熱壓罐工 藝，根據(jù)預(yù)浸料的工藝制度升溫固化。
權(quán)利要求
1. 一種具有雙穩(wěn)定構(gòu)型的混雜復(fù)合材料層板，其特征在于它是一種疊層結(jié)構(gòu)，采用非對稱鋪層；分為上層、中間層和下層；上層連接中間層，中間層連接下層。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有雙穩(wěn)定構(gòu)型的混雜復(fù)合材料 層板，其特征在于中間層為各向同性均質(zhì)材料層，采用鋼、鋁合金 或塑料膜。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有雙穩(wěn)定構(gòu)型的混雜復(fù)合材料 層板，其特征在于所述的上層采用單向纖維增強(qiáng)的樹脂基復(fù)合材料， 鋪層方向?yàn)?度或90度，為單層復(fù)合材料或幾個單層復(fù)合材料疊合 而成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有雙穩(wěn)定構(gòu)型的混雜復(fù)合材料 層板，其特征在于所述的下層采用單向纖維增強(qiáng)的樹脂基復(fù)合材料， 鋪層方向?yàn)?0度或0度，其纖維軸向與上層相互垂直；為單層復(fù)合 材料或幾個單層復(fù)合材料疊合而成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2、 3、 4所述的一種具有雙穩(wěn)定構(gòu)型的混雜復(fù) 合材料層板，其特征在于所述的復(fù)合材料為單向纖維增強(qiáng)復(fù)合材料； 所述的各向同性均質(zhì)材料為金屬薄層材料。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有雙穩(wěn)定構(gòu)型的混雜復(fù)合材料 層板，其特征在于所述的非對稱鋪層特征為[(UM/90丄
7. —種具有雙穩(wěn)定構(gòu)型的混雜復(fù)合材料層板，其特征在于制 作方法如下將鋪好的混雜疊層材料置于熱壓罐中，采用熱壓罐工藝， 根據(jù)預(yù)浸料的工藝制度升溫固化。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種既可以滿足大變形要求，又能夠滿足往復(fù)變形要求的、在每個構(gòu)型下不需要外部能源來維持其穩(wěn)定形狀的具有雙穩(wěn)定構(gòu)型的混雜復(fù)合材料層板。它是一種疊層結(jié)構(gòu)，采用非對稱鋪層；分為中間層、上層和下層。中間層為各向同性均質(zhì)材料層，采用鋼、鋁合金或塑料膜。上層采用單向纖維增強(qiáng)的樹脂基復(fù)合材料，鋪層方向?yàn)?度或90度，為單層復(fù)合材料或幾個單層復(fù)合材料疊合而成。下層采用單向纖維增強(qiáng)的樹脂基復(fù)合材料，鋪層方向?yàn)?0度或0度。本發(fā)明具有雙穩(wěn)定構(gòu)型的混雜復(fù)合材料層板，可以通過調(diào)節(jié)中間層材料的性質(zhì)和尺寸，改變形狀變化大小，增加了雙穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的可設(shè)計性。
文檔編號B32B37/06GK101422973SQ200810209660
公開日2009年5月6日 申請日期2008年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月10日
發(fā)明者張博明, 戴福洪, 杜善義 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)