Многослойная пластина Советский патент 1991 года по МПК B32B3/12 B64C3/26 

Изобретение относится к области авиастроения, а именно к многослойным панелям, используемым при создании конструкций, нагружаемых в процессе эксплуатации усилиями, изменяющимися по величине и направлению.

Известен конструкционный элемент, выполненный из бетона с армирующими элементами в виде стержней. Большая прочность и жесткость армирующих элементов определяют высокие механические свойства композитного материала, а следовательно, и повышенную несущую способность конструкционного элемента.

Известна многослойная пластина содержащая несущие слои и расположенный между ними заполнитель, активно упрочняющий слой с армирующим элементом.

Предварительная затяжка армирующего элемента вызывает начальную деформацию сжатия прилегающих несущих слоев. Эта деформация сжатия противоположна по направлению той, которую элемент конструкции приобретает под действием внешней растягивающей нагрузки. Поэтому его несущая способность при работе на растяжение увеличивается.

ПРИ действии сжимающей нагрузки указанные деформации суммируются и несущая способность слоистого элемента конструкции, наоборот, понижается, т.е. такойслоистый элемент неэффективен при работе на сжатие.

Целью изобретения является повышение несущей способности панели при действии сжимающей нагрузки, а также упрощение технологии ее изготовления.

Эта цель достигается тем, что в плзстиие упрочняющие элементы выполнены в виде рядов с интервалом расположенных соленоидов с сердечниками, соединекных с источником электроэнергии, при этом соленоиды одного ряда размещены в интервалах между соленоидами соседнего ряда.

Соленоиды соединены с источником электроэнергии посредством токопроводящих слоев, размещенных между заполнителем и несущими слоями.

Сердечники каждого ряда снабжены центральным стержнем из диамагнитного материала, при этом несущие слои выполнены из тokoг poвoдящeгo материала.

На фиг. 1 изображена предлагаемая многослойная панель: на фиг. 2 - панель с центральными сердечниками: на фиг. 3 разрез А-А на фиг. 1: на фиг. 4 - схема заполнителя: на фиг. 5 - схема деформации заполнителя.

Многослойная пластина содержит несущие слои Т м 2 и размещенный между ними промежуточный слой с упрочняющими элементами, выполненными в виде рядов с интервалом d расположенных соленоидов 3 с сердечниками 4. при этом соленоиды одного ряда расположены в интервалах между соленоидами соседнего ряда.

Соленоиды 3 снабжены контактами 5, выведенными на токопроводящие слои 6 и 7 в такой последовательности, что по торцам соленоидов обеспечивается чередование магнитных полюсов (север, юг) (фиг.4). Слои 6 и 7 из металлической фольги соединены с источником 8 электро.энергии и используются как шины. Слои 1 и 2 выполнены из ориентированного материала, нагфимер. стеклопластика, углепластика, боропластика и т.д.

Матрицей заполнителя и слоев 1 и 2 является смола 9, которая одновременно является электроизолирующим материалом в конструкции.

Витки 10 соленоидов 3 изготовлены из углеволокон без покрытия или с покрытием, например, меди, алюминия, магния, а сердечники 4 - из углеволокон 11 с никелевым покрытием или с покрытием феррита бария. Материал витков обеспечивает высокую электропроводность, а материал сердечников - высокую магнитную проницаемость.

Сердечники 4 каждого ряда могут быть снабжены общим центральным стержнем 12 {фиг.2}. При этом слои 6 и 7 отсутствуют, а слои 1 и 2 выполнены из токопроводящего

материала.

Контакты 5 в-этом случае выведены непосредственно на несущие слои 1 и 2 в той же последовательности, что и на фиг. 1. Стержень 12 выполнен из волокон 13

диамагнитного материала, например, углеволокон без покрытия.

Это исключает замыкание электромагнитных силовых линий соленоидов, расположенных в одном ряду. Такое

исполнение заполнителя упрощает технологию изготовления панели и ее сборки.

При подключении источника электроэнергии на торцах соленоидов возникают электромагнитные силы притях ения и отталкивания в соответствии с чередованием магнитных полюсов {фиг.4). Эти силы сдвигают ряды соленоидов относительно друг друга, растягивая смолу 9 между одними торцами соленоидов и уплотняя ее между

другими торцами (фиг.5).

Сдвижка взаимодействующих рядов соленоидов вызывает удлинение прилегающих слоев 1, 2, б и 7 и самого заполнителя в целом, деформация которого зависит от силы тока, электромагнитных параметров соленоидов, геометрических и жесткостных соотношений слоев 1,2 , 6 и 7 и упругих свойств смолы 9.

Запасенная внутренняя энергия растянутой пластины позволяет частично компенсировать работу внешних сил сжатия, а следовательно, повысить при действии сжимающей нагрузки ее несущую способность.

Если сжимающая нагрузка изменяется по времени, то электрический ток можно подводить при достижении нагрузки максимальной величины, когда деформация элемента конструкции становится предельно

большой и его несущая способность начинает исчерпываться.

Это крайне важное свойство элемента конструкции, так как регулирование его напряженного состояния и несущей способности может осуществляться в процессе нагружения, а не только перед его применением. . .. ( ,Л.

1.МНОГОСЛОЙНАЯ ПЛАСТИНА.со- держащая несущие слои и размещенный между ними промежуточный слой с упрочняющими элементами, отличающаяся тем, что. с целью увеличения несущей способности панели при действии сжимающей нагрузки, упрочняющие элементы выполнены в виде рядов с интервалом расположе='- ных соленоидов с сердечниками, соединен ных с источником электроэнергии, при этом соленоиды одного ряда размещены в интервалах между соленоидами соседнего ряда.2.Пластина по п.1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что соленоиды соединены с источником электроэнергии посредством токопроводя- щих слоев, размещенных между заполнителем и несущими слоями.3. Пластина по п.1, отличающаяся тем, что, с целью упрощения технологии из- готорления панели, сердечники каждого ряда снабжены центральным стержнем из диамагнитного материала, при этом несущие слои выполнены из токопроводящего материала.слс