本实用新型涉及夹层板的技术领域,尤其涉及一种抗冲击夹层板。
背景技术:
近年来,夹芯板结构由于具有质量轻,比强度高、抗屈曲能力强、耐疲劳、隔振和抗冲击等优点,受到国内外工程界的广泛关注。
在传统的对板结构进行的减振抗冲击优化设计中,经常是靠增加结构重量来改善减振抗冲击性能,但结构的重量是影响船舶性能以及建造成本的重要因素,只靠增加重量来改善振动和抗冲击性能是有限且不现实的。
技术实现要素:
针对上述产生的问题,本实用新型的目的在于提供一种隔振抗冲击夹层板。
为了实现上述目的,本实用新型采取的技术方案为:
一种隔振抗冲击夹层板,其中,包括平行设置的第一面板和第二面板以及位于所述第一面板和所述第二面板之间的夹芯结构,所述夹芯结构包括:若干圆管,若干所述圆管平行设置;若干第一垫块,若干所述第一垫块的一端面均与所述第一面板固定连接,若干所述第一垫块的另一端面均形成第一凹弧面,每一所述第一凹弧面分别与一所述圆管的一侧固定连接;若干第二垫块,若干所述第二垫块的一端面均与所述第二面板固定连接,若干所述第二垫块的另一端面均形成第二凹弧面,每一所述第二凹弧面分别与一所述圆管的另一侧相匹配;所述第二面板与每一所述圆管之间通过若干螺栓固定连接,若干所述螺栓依次贯穿所述第二面板、所述第二垫块和所述圆管。
上述的隔振抗冲击夹层板,其中,所述第一面板、所述第一垫块和所述圆管之间通过焊接固定连接。
上述的隔振抗冲击夹层板,其中,所述第二面板和所述第二垫块之间通过焊接固定连接。
上述的隔振抗冲击夹层板,其中,所述螺栓在每一所述圆管的中心线上均匀地线性排布。
上述的隔振抗冲击夹层板,其中,所述第二面板上开设有若干沉头孔,所述螺栓为沉头螺栓。
上述的隔振抗冲击夹层板,其中,所述圆管、所述第一面板、所述第二面板、所述第一垫块和所述第二垫块均采用金属材料。
上述的隔振抗冲击夹层板,其中,所述夹芯结构内填充有阻尼材料。
上述的隔振抗冲击夹层板,其中,所述第一面板和所述第二面板的厚度均为6~20mm,所述夹芯结构的厚度为100~500mm,每两相邻的所述圆管之间的间距为300~800mm。
上述的隔振抗冲击夹层板,其中,所述隔振抗冲击夹层板适用于船舶动力机械基座板架或浮筏筏架。
本实用新型由于采用了上述技术,使之与现有技术相比具有的积极效果是:
(1)本实用新型由金属面板,垫块和圆管夹芯层组成,具有较佳的隔振抗冲击性能。
附图说明
图1是本实用新型的隔振抗冲击夹层板的示意图。
图2是本实用新型的隔振抗冲击夹层板的各设计参数对测点最大加速度的主效应图。
图3是本实用新型的隔振抗冲击夹层板的各设计参数对测点最大位移的主效应图。
图4是本实用新型的隔振抗冲击夹层板的增加橡胶填充物后加速度响应图。
图5是本实用新型的隔振抗冲击夹层板和等质量传统夹层板架冲击加速度响应图。
附图中:1、第一面板;2、第二面板;3、圆管;4、第一垫块;5、第二垫块;A1、圆管3的间距;A2、夹芯结构的厚度;A3、第一面板1的厚度;A4、第二面板2的厚度;A5、圆管3的壁厚;S1、三角形冲击载荷时间历程;S2、等质量传统夹层板架加速度响应时间历程;S3、隔振抗冲击夹层板加速度相应时间历程。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明,但不作为本实用新型的限定。
图1是本实用新型的隔振抗冲击夹层板的示意图,请参见图1所示,示出了一种较佳实施例的隔振抗冲击夹层板,包括:平行设置的第一面板1和第二面板2以及位于第一面板1和第二面板2之间的夹芯结构。
此外,作为一种较佳的实施例,夹芯结构包括:若干圆管3,若干圆管3平行设置。
另外,作为一种较佳的实施例,夹芯结构包括:若干第一垫块4,若干第一垫块4的一端面均与第一面板1固定连接,若干第一垫块4的另一端面均形成第一凹弧面,每一第一凹弧面分别与一圆管3的一侧固定连接。
进一步,作为一种较佳的实施例,夹芯结构包括:若干第二垫块5,若干第二垫块5的一端面均与第二面板2固定连接,若干第二垫块5的另一端面均形成第二凹弧面,每一第二凹弧面分别与一圆管3的另一侧相匹配。
更进一步,作为一种较佳的实施例,夹芯结构包括:第二面板2与每一圆管3之间通过若干螺栓6固定连接,若干螺栓6依次贯穿第二面板2、第二垫块5和圆管3。通过螺栓6将第二面板2固定在若干圆管3上从而形成夹层板。
此外,作为一种较佳的实施例,第一面板1、第一垫块4和圆管3之间通过焊接固定连接,请参见图1所示,第一面板1的焊脚自第一面板1的表面经第一垫块4的侧面延伸至圆管3的外侧面,且圆管3的左右两侧均进行焊接固定。
另外,作为一种较佳的实施例,第二面板2和第二垫块5之间通过焊接固定连接,请参见图1所示,第二面板2的焊脚自第二面板2的表面延伸至第二垫块5的侧面,且第二垫块5的左右两侧均进行焊接固定。
还有,作为一种较佳的实施例,螺栓6在每一圆管3的中心线上均匀地线性排布。
以上仅为本实用新型较佳的实施例,并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围。
本实用新型在上述基础上还具有如下实施方式:
本实用新型的进一步实施例中,第二面板2上开设有若干沉头孔,螺栓6为沉头螺栓,沉头螺栓与第二面板2上的沉头孔相匹配,使得夹层板的平面平整。
本实用新型的进一步实施例中,圆管3、第一面板1、第二面板2、第一垫块4和第二垫块5均采用金属材料。
本实用新型的进一步实施例中,夹芯结构内填充有阻尼材料,阻尼材料可采用橡胶等材料。
本实用新型的进一步实施例中,第一面板1和第二面板2的厚度均为6~20mm,夹芯结构的厚度为100~500mm,每两相邻的圆管之间的间距为300~800mm。
本实用新型的进一步实施例中,隔振抗冲击夹层板适用于船舶动力机械基座板架或浮筏筏架。
下面说明本实用新型的制造方法:
(1)将若干第一垫块4平行地设置在第一面板1上,同时将将若干圆管3分别设置在第一垫块4的第一凹弧面内,并将第一面板1、第一垫块4以及圆管3焊接在一起。
(2)将若干第二垫块5平行地设置在第二面板2上,确保第二垫块5的位置与第一垫块4的位置相对应,并将第二面板2和第二垫块5焊接在一起。
(3)在圆管3相对于第一垫块4的另一侧的中心线上开设若干螺纹孔,同时在第二面板2上开设若干沉头孔,沉头孔贯穿第二面板2和第二垫块5,沉头孔的位置与螺纹孔的位置相对应。
(4)将第一面板1和第二面板2对齐,通过沉头螺栓将第一面板1和第二面板2固定连接,装配完毕。
图2是本实用新型的隔振抗冲击夹层板的各设计参数对测点最大加速度的主效应图,图3是本实用新型的隔振抗冲击夹层板的各设计参数对测点最大位移的主效应图,图4是本实用新型的隔振抗冲击夹层板的增加橡胶填充物后加速度响应图,图5是本实用新型的隔振抗冲击夹层板和等质量传统夹层板架冲击加速度响应图,请参见图2至图5所示。
选取相邻的三根圆管3,沿每根圆管3的中心线方向均匀布置5个测点供给15个测点,建立本实用新型的隔振抗冲击夹层板频率响应数值模型,分析第一面板1的厚度A3、第二面板2的厚度A4、作为夹芯的圆管3的壁厚A5、夹芯结构的厚度A2及相邻的圆管3的间距A1这5个设计参数对底部面板测点平均加速度,速度响应的灵敏度。
对于隔振抗冲击夹层板底部测点的加速度响应,5个设计参数的主效应图的斜率皆为负,意味着每个设计参数的增大,都会减小测点的加速度,从图2中的斜率大小看,增大圆管3的间距A1和圆管3的壁厚A5对降低测点的加速度效果相对调整第一面板1的厚度A3、第二面板2的厚度A4和夹芯结构的厚度A2更明显。同时,隔振抗冲击夹层板作为一种结构支撑件,其自身的刚度也是一个重要指标,过大的圆管3的间距A1会使得隔振抗冲击夹层板刚度不足,振动变形过大,同样影响设备使用。
图3中的圆管3的间距A1的主效应线为正斜率,即增大圆管3的间距A1会增加测点的振动位移响应,同时,圆管3的间距A1的主效应线斜率最大,这个设计参数对隔振抗冲击夹层板振动位移的影响也最大。
综上,对于隔振抗冲击夹层板的减振设计要兼顾加速度及位移,针对隔振抗冲击夹层板一般设计参数进行振动加速度、位移双目标优化,得到的一组较优的参数为:第一面板1的厚度为8mm,第二面板2的厚度为8mm,圆管3的间距约为550mm,夹芯结构的高度约为280mm,圆管3的壁厚为8mm,圆管3的型号选用DN250x8。
若隔振抗冲击夹层板用于动力机械浮筏的筏架,还需要根据机械设备的质量进行匹配设计,向夹芯结构内填充橡胶等阻尼材料,控制质量的同时进一步提高其隔振性能。一般筏架与机械设备的质量比控制在25%~45%。
图4所示为一四边简支的隔振抗冲击夹层板,在1000N激励下,填充橡胶和无填充时板中心加速度响应的对比,橡胶填充的隔振抗冲击夹层板的中高频加速度响应明显优于无填充的隔振抗冲击夹层板。
跟据德国BV0430-85规范,将冲击输入谱转换为三角形加速度时间变化历程对一隔振抗冲击夹层板和一等质量传统夹层板架在时域范围上进行冲击加载,考察两种夹层板中心最大加速度响应。隔振抗冲击夹层板的长宽为1500x1500mm,圆管3的尺寸Φ108x4mm,夹层板第一面板1的板厚12mm,第二面板2的板厚10mm。等质量传统夹层板架长宽、面板厚度与圆管夹层板相同,支撑筋尺寸由圆管3等质量换算得到。如图5所示,示出了三角形冲击载荷时间历程S1、等质量传统夹层板架加速度响应时间历程S2和隔振抗冲击夹层板加速度相应时间历程S3,其中,隔振抗冲击夹层板冲击响应最大加速度明显小于传统夹层板架,具有良好的抗冲击性能。
以上仅为本实用新型较佳的实施例,并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围,对于本领域技术人员而言,应当能够意识到凡运用本实用新型说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案,均应当包含在本实用新型的保护范围内。