Многослойная амортизирующая панель

Многослойная амортизирующая панель

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О Л И С А Н И Е ()887765

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соеетских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 02.04.80 (21) 2904853/29-33 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (5! ) М К ч з Е 04 С 2/24

F 16 F 7/12

Хосударстееннык комитет (43) Опубликовано 07.12.81. Бюллетень № 45 (53) УДК 534.833 (088.8) по делам изобретеиий и открытий (45) Дата опубликования описания 07.12.81 (72) Авторы изобретения А. П. Еремеев, М. P. Закарян, А. А. Краснов и В. А. Морозов (71) Заявитель t . (54) МНОГОСЛОЙНАЯ АМОРТИЗИРУЮЩАЯ ПАНЕЛЬ

Изобретение касается слоистых конструкций, имеющих заполнитель, собранный из профилей, соединенных с многослойным энергопоглощающим элементом„ и служащих для создания несущих и одновременно амортизирующих панелей, Причем энергопоглощение при амортизации осуществляется за счет пластических деформаций растяжения, изгиба и выдавливания вязкопластичного материала.

Данная конструкция предназначена для создания силовых панелей и оболочек в составе корпусов летательных аппаратов, судов, в автомобилестроении и строительстве сейсмостойких сооружений, обладающих высокой несущей и амортизирующей способностью.

Известно демпферное устройство, обладающее амортизирующими свойствами и энергопоглощением (11. Однако это устройство обладает низкой удельной энергоемкостью и не является законченным конструктивным элементом в отличие от панели или оболочки.

Наиболее близкой к изобретению является многослойная амортизирующая панель, включающая несущие слои в виде двух плит с толкателями, закрепленными на обращенных одна к другой поверхностях и равномерно смещенными друг относительно друга и соединенными с многослойным демпфирующим элементом, выполненным в виде листов, скрепленных с толкателями. Каждый из толкателей выполнен в виде полушария. Многослойный демпфирующий элемент жестко связан с толкателями обеих плит и между слоями

его размещены прослойки из липковязкого материала (21.

Такая конструкция имеет следующие недостатки:

1. Недостаточное энергопоглощение, поскольку при деформировании энергопоглощающего элемента преобладают деформации изгиба. Кроме того, деформирование происходит в локальных областях энергопоглощающего элемента, расположенных в окрестности толкателей.

2. Неспособность амортизировать значительные ударные нагрузки из-за малого рассеивания энергии демпфирующим элементом, так как демпфирующий элемент рассеивает энергию за счет вязкого трения между пластинами и незначительно за счет гистерезисного явления при упругих деформациях пластин.

3. Места крепления демпфирующего элемента к толкателям являются концентраторами напряжений, вследствие чего

887765

65 сдвиговые нагрузки, а также интенсивные нагрузки, имеющие импульсный характер, приводят к разрушению конструкции именно в местах концентрации напряжений.

Цель изобретения — увеличение несущей и энергопоглощающей способности панели при амортизации ударных нагрузок.

Поставленная цель достигается тем, что в многослойной амортизирующей панели, включающей несущие слои, скрепленные с толкателями, равномерно смещенными друг относительно друга и соединенными с многослойным энергопоглощающим элементом, содержащим вязкопластичный материал, толкатели выполнены в виде полых профилей замкнутого сечения и непрерывных по своей длине, а энергопоглощающий элемент — из гофрированных листов, скрепленных между собой и с профилями по продольным площадкам и полкам меньших оснований профилей, причем замкнутые полости, образованные между гофрами листов, заполнены вязкопластичным материалом. Боковые поверхности профилей и гофры листов перфорированы. Гофрированные листы выполнены из пластичного материала и между ними установлен и соединен с последними по площадкам лист из материала, пластичность которого больше пластичности материала гофрированных листов.

На фиг. 1 изображена панель, поперечный разрез; на фиг. 2 и 3 — то же, в двух последовательных стадиях пластического деформирования; на фиг. 4 и 5 — панель, общий вид.

Панель состоит из несущих листов 1 и

2 и скрепленных с ними равномерно смещенных друг относительно друга толкателей 3 и 4, выполненных в форме полых профилей замкнутого сечения и непрерывных по своей длине. Многослойный энергопоглощающий элемент включает гофрированные листы 5 и 6, соединенные между собой по площадкам. По этим же площадкам произведено соединение энергопоглощающего элемента с профилями 3 и 4. Гофры листов 5, 6 образуют полости, заполненные вязкопластичным материалом 7. Эти полости разложены на две части дополнительным листом 8, скрепленным с гофрированными листами 5, 6 по площадкам, в местах соединения гофрированных листов между собой и с профилями. Гофрированные листы

5, 6 и боковые поверхности профилей 3, 4 перфорированы калиброванными отверстиями 9. Торцовые сечения профилей закрыты заглушками 10, имеющими отверстия для выхода воздуха, Боковая поверхность панели закрыта эластичной перегородкой 11, имеющей фигурные выштамповки в районе расположения торца энергопоглощающего элемента, и скреплена внутренними поверхностями фигурных выштамповок с наружной поверхностью листов 5, 6 энерго5

l0

l5

60 поглощающего элемента, закрывая таким образом полости, заполненные вязкопластичным материалом 7.

Сборка данной конструкции осуществляется, например, следующим образом.

Обычными известными методами изготавливают несущие листы 1, 2. Профили 3, 4 могут быть изготовлены штамповкой порознь двух половин, при этом в них выполняют отверстия 9 заданного сечения, после чего половины соединяют пайкой или сваркой. В результате образуется замкнутый контур поперечного сечения целого профиля. Профили по краям закрывают заглушками 10, скрепленными с торцами профилей сваркой или пайкой. Гофрированные листы 5, 6 изготавливают, например, штамповкой, при этом в них также выполняют отверстия 9 заданного сечения.

Профили 3, 4 скрепляют с несущими листами 1, 2 пайкой или сваркой. На один из гофрированных листов, например 6, укладывают последовательно лист 8 и лист 5, после чего листы 5 и 6 совмещают по площадкам. На несущий лист 2 между профилями 4 устанавливают технологические клинья, высота которых равна высоте профилей, сверху накладывают совмещенные листы заполнителя 5, 6 и 8 с нанесенным на соответствующих участках слоем припоя. Листы заполнителя совмещают своими площадками с продольными полками профилей, сверху на площадки листов, находящиеся над профилями 4, устанавливают технологические клинья, после чего несущий лист 1 со скрепленными с ним профилями 3 совмещают продольными полками профилей со свободными площадками листов 5, 6, 8, и собранный пакет панели соединяют в единое целое при помощи пайки, после чего клинья убирают. В образованные гофрами листов 5, 6 полости с торцов подают под давлением вязкопластичный материал 7, причем отверстия 9 в листах 5 и 6 в случае необходимости закрывают технологическими накладками, убираемыми после заполнения полостей вязкопластичным материалом. На торцы собранного пакета слоев одевают перегородки 11 и скрепляют склеиванием с несущими листами 1, 2 внахлестку, а внутренними поверхностями фигурных выштамповок — с наружными поверхностями листов

5, 6 энергопоглощающего элемента.

Во избежание взаимодействия вязкопластичного материала 7 с окружающей средой и для обеспечения длительности хранения отверстия 9 в гофрах листов 5, 6 могут быть закрыты пленкой, склеенной с наружными поверхностями гофров 5, 6 и прорывающейся при выдавливании вязкопластичного материала.

Работа конструкции происходит следующим образом, 887765

15

Зо

55

Под действием нагрузки, превышающей изгибную жесткость многослойного энергопоглощающего элемента, несущие листы 1 и 2 сближаются друг с другом. Профили 3, 4 противоположных несущих листов 1, 2 стремятся распрямить участки гофров листов 5, 6 и изогнуть с растяжением промежуточный лист 8. При этом происходитвыдавливание вязкопластичного материала 7 из полостей гофрированных листов через калиброванные отверстия 9 в межпрофильные пространства панели. После полного распрямления гофров листов 5, 6 и выдавливания всего вязкопластичного материала 7 (фиг. 2) листы 5, 6 начинают работать совместно с промежуточным листом 8 на растяжение и изгиб. Причем наибольшая доля энергопоглощения приходится на процесс пластического растяжения листов

5, 6, 8.

По мере сближения несущих листов 1,2 объем межпрофильного пространства уменьшается. Этот процесс происходит до тех пор, пока этот объем не станет равным объему выдавленного из гофров листов 5, 6 вязкопластичного материала 7. После этого начинается процесс передавливания вязкопластичного материала из межпрофильных пространств внутрь профилей

3, 4 через калиброванные отверстия 9 в последних. При этом продолжается совместное растяжение листов 5, 6, 8. Процесс амортизации заканчивается после того, как весь вязкопластичный материал 7 передавлен внутрь профилей 3, 4 (фиг. 3). Профили, скрепленные с одним несущим листом, имеют контакт с противоположным несущим листом по поверхностям своих меньших продольных полок, боковые поверхности профилей — с боковыми поверхностями противоположных профилей, а пластические деформированные листы энергопоглощающего элемента, скрепленные с профилями, зажаты между профилями и несущими листами. При дальнейшем увеличении нагрузки данная панель работает уже как упругая, причем профили и деформированные листы заполнителя взаимодействуют друг с другом, обеспечивая высокую жесткость и прочность заполнителя на сдвиг.

Такая конструкция обладает большей энергопоглощающей способностью за счет использования энергоемких пластических деформаций растяжения, изгиба и двухкратного передавливания вязкопластичного материала сначала из полостей гофрированных листов в межпрофильные пространства, а затем из последних во внутренние полости профилей. Конструкция панели, в отличие от прототипа, хорошо противостоит сдвигу слоев 1, 2 друг относительно друга, так как противостоящие друг другу профили 3, 4 вместе с многослойным энергопоглощающим элементом образуют замкнутые силовые треугольники. В процессе сближения слоев сдвиговая жесткость заполнителя повышается. По исчерпанию энергопоглощающей способности конструкция продолжает работать как жесткая многослойная панель, обладающая повышенными, по сравнению с исходными, характеристиками заполнителя на сжатие и сдвиг, чем достигается повышение несущей способности панели.

Кроме того, с целью обеспечения оптимальности амортизации выбор толщин и материала гофрированных и промежуточного листов, а также выбор вязкопластичного материала и диаметров калиброванных отверстий может производиться в зависимости от конкретной формы импульса ударного воздействия.

Формула изобретения

1. Многослойная амортизирующая панель, включающая несущие слои, скрепленные с толкателями, равномерно смещенными друг относительно друга и соединенными с многослойным энергопоглощающим элементом, содержащим вязкопластичный материал, отличающаяся тем, что, с целью увеличения несущей и энергопоглощающей способности, толкатели выполнены в виде полых профилей замкнутого сечения и непрерывных по своей длине, а энергопоглощающий элемент — из гофрированных листов, скрепленных между собой и с профилями по продольным площадкам и полкам меньших оснований профилей, причем замкнутые полости, образованные между гофрами листов, заполнены вязкопластичным материалом.

2. Панель по п. 1, отличающаяся тем, что гофры листов и боковые поверхности профилей перфорированы.

3. Панель по пп. 1 и 2, отл и ч а ющ а я с я тем, что гофрированные листы выполнены из пластичного материала, а между ними установлен и соединен с последними по площадкам лист из материала, пластичность которого больше пластичности материала гофрированных листов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент Великобритании № 1283598, кл. F 2 Е 1972.

2. Авторское свидетельство СССР № 596761, кл. F 16 F 7/08, 1975.

887765

@Цг..7

Составитель Е. Чернявская

Техред А. Камышникова Корректор И. Осиповская

Редактор И. Марголис

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

Заказ 1757/1283 Изд. № 635 Тираж 784 Подписное

НПО «Поиск» Госудапстненного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 3(-35, Раушская наб., д. 4/5