CN120211433A 一种金属压延c型多孔板梁及其制作方法

(19)国家知识产权局道宝安大道5010号西部硅谷B座A408室限公司44898专利代理师梁家豪公开了一种金属压延C型多孔板梁及其制作方加工之前，先对开孔的尺寸和位置进行优化设计，然后利用设计尺寸和设计位置进行开孔加2352依据成型后的C型的板梁本体(1)的尺寸和所需结构强度，确定减重孔(4)和连接孔(5)的设计尺寸及设计位置；对金属板压延成C型的板梁本体(1);依据减重孔(4)和连接孔(5)的设计尺寸及设计位置，在板梁本体(1)上加工形成减重孔(4)和连接孔(5)。2.根据权利要求1所述的金属压延C型多孔板梁的制作方法，其特征在于，相邻的两个减重孔(4)的中心相距第一距离，相邻的两个连接孔(5)的中心相距第二距离。3.根据权利要求2所述的金属压延C型多孔板梁的制作方法，其特征在于，减重孔(4)和连接孔(5)的设计尺寸及设计位置的确定包括：确定减重孔(4)的初始尺寸，依据减重孔(4)的初始尺寸和侧板(3)的尺寸确定连接孔(5)的初始尺寸；确定减重孔(4)和连接孔(5)的相对位置，使经过减重孔(4)中心的中间板(2)的法线在侧板(3)上的投影，经过连接孔(5)的中心，并且确定第一距离和第二距离的初始值，使第一距离为第二距离的整数倍；对第一距离和第二距离的初始值以及减重孔(4)和连接孔(5)的初始尺寸进行调整，获得使成型后的C型的板梁本体(1)的重量最小和其结构强度最高时，减重孔(4)和连接孔(5)的设计尺寸和设计位置。4.根据权利要求3所述的金属压延C型多孔板梁的制作方法，其特征在于，减重孔(4)的初始尺寸依据第一设定比例、第二设定比例以及第三设定比例进行确定；所述减重孔(4)的高度与板梁本体(1)的中间板(2)宽度的比值满足第一设定比例，减重孔(4)的下底边长度与减重孔(4)的高度的比值满足第二设定比例，减重孔(4)的下底边长度与减重孔(4)的上底边长度的比值满足第三设定比例。5.根据权利要求4所述的金属压延C型多孔板梁的制作方法，其特征在于，对第一距离和第二距离的初始值以及减重孔(4)和连接孔(5)的初始尺寸进行调整，包括：获得多个板梁本体(1)的初始形状；其中，不同板梁本体(1)的形状差异在于减重孔(4)对所有板梁本体(1)的初始形状进行实际工况的结构强度仿真分析，获得每个板梁本体(1)的中间板(2)的变形量，依据最小变形量筛选出最优的板梁本体(1)的形状；将最优的板梁本体(1)的形状对其进行第一设定比例、第一距离、第二距离以及连接孔(5)的尺寸的优化，优化目标为板梁本体(1)的结构强度不下降的情况下，板梁本体(1)的重量最小，以获得成型后的C型的板梁本体(1)上第一距离和第二距离以及减重孔(4)和连接孔(5)的尺寸的最优匹配方案。6.一种金属压延C型多孔板梁，采用权利要求1-5任一项所述的金属压延C型多孔板梁的制作方法进行制作，其特征在于，包括：压延成C型的板梁本体(1),其中间板(2)上延其长度方向分布有多个减重孔(4),相邻的两个减重孔(4)的中心相距第一距离；板梁本体(1)的两个侧板(3)上延其长度方向分布有多个连接孔(5),相邻的两个连接孔(5)的中心相距第7.根据权利要求6所述的金属压延C型多孔板梁，其特征在于，所述第一距离为第二距3离的整数倍。8.根据权利要求7所述的金属压延C型多孔板梁，其特征在于，经过减重孔(4)中心的中间板(2)的法线在侧板(3)上的投影，经过连接孔(5的中心。9.根据权利要求6所述的金属压延C型多孔板梁，其特征在于，所述减重孔(4)为梯形孔，相邻的两个梯形孔的两个相邻边平行设置；所述减重孔(4)的高度与中间板(2)宽度的比值满足第一设定比例，减重孔(4)的下底边长度与减重孔(4)的高度的比值满足第二设定比例，减重孔(4)的下底边长度与减重孔(4)的上底边长度的比值满足第三设定比例。10.根据权利要求9所述的金属压延C型多孔板梁，其特征在于，所述第一设定比例的范围为0.5~0.625,所述第二设定比例的范围为2~2.2,所述第三设定比例的范围为2.5~4;所述连接孔(5)的长度小于减重孔(4)的上底边长度，所述连接孔(5)的宽度与侧板(3)宽度的比值为0.25~0.3。4一种金属压延C型多孔板梁及其制作方法技术领域[0001]本发明涉及金属建筑构件的加工技术领域，更具体地说，本发明涉及一种金属压延C型多孔板梁及其制作方法。背景技术[0002]金属C型梁在建筑和工程中有广泛的应用，主要用于承重和结构支撑，例如可用作金属结构房屋和模块洁净室的吊顶龙骨、承重梁、加强梁以及夹层吊顶的承重龙骨或梁，因[0003]应用在模块洁净室中时，模块洁净室为组装式洁净室，能够为特定环境提供高度洁净的生产或研究空间，在建造时需要考虑其吊顶的通风、工艺管线在吊顶内的走线、C型梁安装的便捷性以及轻量化的需求；为了同时满足建造时对金属C型梁结构的需求和其结构强度的需求，对金属C型梁的加工以及其结构上的优化尤为重要，同时还需要考虑加工过程和结构优化过程的成本。[0004]因此，有必要提出一种金属压延C型多孔板梁及其制作方法，以至少部分地解决现有技术中存在的问题。发明内容[0005]在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。[0006]为至少部分地解决上述问题，本发明提供了一种金属压延C型多孔板梁的制作方依据成型后的C型的板梁本体的尺寸和所需结构强度，确定减重孔和连接孔的设计尺寸及设计位置；对金属板压延成C型的板梁本体；依据减重孔和连接孔的设计尺寸及设计位置，在板梁本体上加工形成减重孔和连接孔。[0007]优选的是，相邻的两个减重孔的中心相距第一距离，相邻的两个连接孔的中心相距第二距离。[0008]优选的是，减重孔和连接孔的设计尺寸及设计位置的确定包括：确定减重孔的初始尺寸，依据减重孔的初始尺寸和侧板的尺寸确定连接孔的初始尺寸；确定减重孔和连接孔的相对位置，使经过减重孔中心的中间板的法线在侧板上的投影，经过连接孔的中心，并且确定第一距离和第二距离的初始值，使第一距离为第二距离的整数倍；对第一距离和第二距离的初始值以及减重孔和连接孔的初始尺寸进行调整，获得5使成型后的C型的板梁本体的重量最小和其结构强度最高时，减重孔和连接孔的设计尺寸和设计位置。[0009]优选的是，减重孔的初始尺寸依据第一设定比例、第二设定比例以及第三设定比例进行确定；所述减重孔的高度与板梁本体的中间板宽度的比值满足第一设定比例，减重孔的下底边长度与减重孔的高度的比值满足第二设定比例，减重孔的下底边长度与减重孔的上底边长度的比值满足第三设定比例。[0010]优选的是，对第一距离和第二距离的初始值以及减重孔和连接孔的初始尺寸进行获得多个板梁本体的初始形状；其中，不同板梁本体的形状差异在于减重孔的形对所有板梁本体的初始形状进行实际工况的结构强度仿真分析，获得每个板梁本体的中间板的变形量，依据最小变形量筛选出最优的板梁本体的形状；将最优的板梁本体的形状对其进行第一设定比例、第一距离、第二距离以及连接孔的尺寸的优化，优化目标为板梁本体的结构强度不下降的情况下，板梁本体的重量最小，以获得成型后的C型的板梁本体上第一距离和第二距离以及减重孔和连接孔的尺寸的最优匹配方案。[0011]本发明还提供了一种金属压延C型多孔板梁，包括：压延成C型的板梁本体，其中间板上延其长度方向分布有多个减重孔，相邻的两个减重孔的中心相距第一距离；板梁本体的两个侧板上延其长度方向分布有多个连接孔，相邻的两个连接孔的中心相距第二距离。[0013]优选的是，经过减重孔中心的中间板的法线在侧板上的投影，经过连接孔的中心。[0014]优选的是，所述减重孔为梯形孔，相邻的两个梯所述减重孔的高度与中间板宽度的比值满足第一设定比例，减重孔的下底边长度与减重孔的高度的比值满足第二设定比例，减重孔的下底边长度与减重孔的上底边长度的比值满足第三设定比例。[0015]优选的是，所述第一设定比例的范围为0.5~0.625,所述第二设定比例的范围为2~2.2,所述第三设定比例的范围为2.5~4;所述连接孔的长度小于减重孔的上底边长度，所述连接孔的宽度与侧板宽度的比值为0.25~0.3。[0016]相比现有技术，本发明至少包括以下有益效果：本发明所述的金属压延C型多孔板梁及其制作方法，能够在对金属板加工之前，先对减重孔和连接孔的尺寸和位置进行优化设计，然后利用获得的设计尺寸和设计位置，在板梁本体上进行开孔加工，从而不需要将板梁本体实际制作出来后再进行结构优化，节省结构优化设计的成本；另外，进行开孔时，可采用冲压成型或冲切成型，可一次性加工完成通过侧板上的连接孔能够在板梁本体的上方和下方通过螺钉连接其他构件，中间板上设置的减重孔在保证其结构强度的前提下，能够减轻板梁本体的重量，有效降低吊顶负荷，为吊顶上其他功能负荷留出余量；另外，多个减重孔便于建造完成的吊顶或夹层内空6能够自由穿过减重孔，布线的自由度高，不需要额外占用吊顶的空间。[0017]本发明所述的金属压延C型多孔板梁及其制作方法，本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人附图说明[0018]附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：图1为本发明所述的金属压延C型多孔板梁的三维结构示意图；图2为本发明所述的金属压延C型多孔板梁的侧面结构示意图；图3为本发明所述的金属压延C型多孔板梁中的中间板的结构示意图；图4为本发明所述的金属压延C型多孔板梁中减重孔的结构示意图；图5为本发明所述的金属压延C型多孔板梁中连接孔的结构示意图；图6为本发明所述的金属压延C型多孔板梁的制作方法的流程图；图7为本发明所述的金属压延C型多孔板梁的制作方法中步骤S1的具体流程图；图8为本发明所述的金属压延C型多孔板梁的制作方法中步骤S13的具体流程图。具体实施方式[0019]下面结合附图以及实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。个其它元件或其组合的存在或添加。[0021]如图1所示，本发明提供了一种金属压延C型多孔板梁，包括：压延成C型的板梁本体1,其中间板2上延其长度方向分布有多个减重孔4,相邻的两个减重孔4的中心相距第一距离；板梁本体1的两个侧板3上延其长度方向分布有多个连接孔5,相邻的两个连接孔5的中心相距第二距离。[0022]C型的板梁本体1通过压延成型，减重孔4由中间板2的中间位置向两端均匀排布，相邻两个减重孔4的中心相距第一距离，第一距离能够保证板梁本体1的结构强度的前提下，使板梁本体1的重量最小；连接孔5在侧板3上均匀布置，连接孔5用于与其他构件通过螺钉连接，相邻的两个连接孔5的中心相距第二距离，第二距离能够保证与其他构件有足够的安装空间，同时不影响板梁本体1的结构强度。[0023]在安装使用时如图2所示，其两个侧板3水平设置，侧板3上的连接孔5用于在板梁本体1的上方和下方通过螺钉连接其他构件，其中间板2垂直设置，其上设置的减重孔4在保证其结构强度的前提下，能够减轻板梁本体1的重量，有效降低吊顶负荷，为吊顶上其他功能负荷留出余量；另外，多个减重孔4便于建造完成的吊顶或夹层内空气自由流动，有效解决梁高阻碍吊顶通风的问题；吊顶内的风、水、电等工艺管线在走线时，能够自由穿过减重孔4,布线的自由度高，不需要额外占用吊顶的空间。[0024]在一个实施例中，所述第一距离为第二7假设，中间板2的宽度为160mm,侧板3的宽度为40mm,第一距离为300mm,第二距离[0026]如图1所示，在一个实施例中，经过减重孔4中心的中间板2的法线在侧板3上的投[0027]在侧板3上与减重孔4的中心对应位置处均设有连接孔5,在第一距离为第二距离的三倍情况下，相邻的两个减重孔4之间在侧板3对应位置处布置有四个连接孔5。[0028]连接孔5位置依据减重孔4的位置进行确定，从而在连接孔5与其他构件连接时，板梁本体1各处的受力更加均衡，具备更好的结构强度。[0029]如图3所示，在一个实施例中，所述减重孔4为梯形孔，相邻的两个梯形孔的两个相邻边平行设置。[0030]或者减重孔4为三角形孔，相邻的两个三角形孔的两个相邻边平行设置。[0031]相邻的两个减重孔4互为倒置设置，在保证板梁本体1的结构强度前提下，最大限度的在中间板2上布置更多数量的减重孔4。[0032]另外，减重孔4的上下两边分别与中间板2的上下两边的距离相等。[0033]如图4所示，在一个实施例中，所述减重孔4的高度与中间板2宽度的比值满足第一设定比例，减重孔4的下底边长度与减重孔4的高度的比值满足第二设定比例，减重孔4的下底边长度与减重孔4的上底边长度的比值满足第三设定比例。[0034]进一步地，所述第一设定比例的范围为0.5~0.625,所述第二设定比例的范围为2~2.2,所述第三设定比例的范围为2.5~4。[0035]减重孔4在布置时，可在第一设定比例、第二设定比例以及第三设定比例的范围进行调整，以使得减重孔4的布置能够保证板梁本体1的结构强度，且使最大限度的降低板梁本体1的重量。3的宽度为40mm,减重孔4的高度为100mm,梯形孔的下底边(长度较长的底边)与腰连接处的第一圆角半径为10mm,且两个第一圆角的圆心之间的距离为200mm,梯形孔的上底边(长度较短的底边)与腰连接处的第二圆角半径为40mm,且两个第二圆角的圆心之间的距离为[0037]如图1和图5所示，所述连接孔5的长度小于减重孔4的上底边长度，所述连接孔5的宽度与侧板3宽度的比值为0.25~0.3。[0038]连接孔5的尺寸在不影响板梁本体1的结构强度前提下，主要适用于大多数螺钉，以使其能够与其他构件进行连接固定。[0039]例如，中间板2的宽度为160mm,侧板3的宽度为40mm,连接孔5的宽度为10mm,长度为30mm,连接孔5两端为直径10mm的半圆，半圆的圆心与侧板3的两条长边之间的距离均为[0040]如图6所示，本发明还公开了一种金属压延C型多孔板梁的制作方法，包括：S1、依据成型后的C型的板梁本体1的尺寸和所需结构强度，确定减重孔4和连接孔5的设计尺寸及设计位置；其中，成型后的C型的板梁本体1的尺寸包括：板梁本体1所使用的金属板的厚度、8板梁本体1的长度、中间板2的宽度以及侧板3的宽度；所需结构强度即为板梁本体1所应用的场景(例如用作吊顶龙骨)所需的结构强度；假设所需结构强度为A,则布置完减重孔4和连接孔5之后的板梁本体1的结构强度B应大于所需结构强度A,或者可设置安全阈值，使结构强度B与所需结构强度A的差值不小于安全阈值，以保证板梁本体1实际使用时的结构强进一步地，相邻的两个减重孔4的中心相距第一距离，相邻的两个连接孔5的中心相距第二距离；减重孔4和连接孔5的设计尺寸包括：减重孔4的尺寸和连接孔5的尺寸；设计位置[0041]S2、对金属板压延成C型的板梁本体1;对金属板压延，是通过施加压力将金属板压制成所需的形状或尺寸；在此步骤中，利用压延工艺将金属板压延成C型的板梁本体1;S3、依据减重孔4和连接孔5的设计尺寸及设计位置，在板梁本体1上加工形成减重孔4和连接孔5。[0042]在步骤S3中，减重孔4和连接孔5可通过冲压成型，可一次性在对多个减重孔4或连接孔5进行。[0043]在步骤S2和步骤S3中，先对金属板进行压延成型，形成C型的板梁本体1,然后对中间板2和侧板3进行开孔，加工形成减重孔4和连接孔5。[0044]或者，步骤S2和步骤S3的先后顺序可以调换，即先对金属板进行开孔，加工形成减重孔4和连接孔5,然后再对开孔后的金属板进行压延，形成具有减重孔4和连接孔5的板梁本体1;具体依据实际情况进行选择，优选对板梁本体1的结构强度影响最小的方法对金属板进行加工。[0045]通过上述制作方法，能够在对金属板加工之前，先对减重孔4和连接孔5的尺寸和位置进行优化设计，例如利用设计软件建立金属C型多孔板梁的结构图，然后利用有限元分析软件或者仿真分析软件对金属C型多孔板梁的实际工作工况进行受力模拟分析，依据分析结果对结构图进行调整，实现对减重孔4和连接孔5的尺寸和位置的优化；然后利用获得的设计尺寸和设计位置，在板梁本体1上进行开孔加工，从而不需要将板梁本体1实际制作出来后再进行结构优化，节省结构优化设计的成本；另外，进行开孔时，可采用冲压成型或[0046]如图7所示，进一步地，减重孔4和连接孔5的设计尺寸及设S11、确定减重孔4的初始尺寸，依据减重孔4的初始尺寸和侧板3的尺寸确定连接孔5的初始尺寸；其中，减重孔4的初始尺寸依据第一设定比例、第二设定比例以及第三设定比例进行确定；所述减重孔4的高度与板梁本体1的中间板2宽度的比值满足第一设定比例，减重孔4的下底边长度与减重孔4的高度的比值满足第二设定比例，减重孔4的下底边长度与减重孔4的上底边长度的比值满足第三设定比例；具体的是，依据第一设定比例的范围0.5~0.625、第二设定比例的范围2~2.2以及9第三设定比例的范围2.5~4,任意确定减重孔4的初始尺寸，然后依据减重孔4与连接孔5的尺寸关系(连接孔5长度小于减重孔4的上底边长度),和连接孔5与侧板3的尺寸关系(连接孔5的宽度与侧板3宽度的比值范围即0.25~0.3),任意确定连接孔5的初始尺寸。[0047]S12、确定减重孔4和连接孔5的相对位置，使经过减重孔4中心的中间板2的法线在侧板3上的投影，经过连接孔5的中心，并且确定第一距离和第二距离的初始值，使第一距离为第二距离的整数倍；具体的是，减重孔4和连接孔5的相对位置包括第一距离为第二距离的整数倍，例如选择三倍，还包括经过减重孔4中心的中间板2的法线在侧板3上的投影，经过连接孔5的中心；然后，在两个相邻的减重孔4不重合的情况下任意确定第一距离的初始值，依据第一距离和第二距离的倍数关系，确定第二距离的初始值；依据第一距离和第二距离的初始值以及减重孔4和连接孔5的初始尺寸，便能够获得成型后的C型的板梁本体1的初始重量和其[0048]S13、对第一距离和第二距离的初始值以及减重孔4和连接孔5的初始尺寸进行调整，获得使成型后的C型的板梁本体1的重量最小和其结构强度最高时，减重孔4和连接孔5的设计尺寸和设计位置。[0049]在步骤S13中，可对步骤S12中确定的板梁本体1上的减重孔4和连接孔5的初始尺寸和初始位置进行调整，从而获得满足要求的板梁本体1,实现对减重孔4和连接孔5的设计尺寸和设计位置的确定，具体的可通过有限元仿真分析对减重孔4和连接孔5的尺寸和位置进行优化，以获得使板梁本体1的重量最小和其结构强度最高时的减重孔4和连接孔5的尺寸和位置，作为其设计尺寸和设计位置。[0050]如图8所示，进一步地，对第一距离和第二距离的初始值以及减重孔4和连接孔5的S131、获得多个板梁本体1的初始形状；其中，不同板梁本体1的形状差异在于减重孔4的形状；具体的是，将第一设定比例设置一个初始值，在第二设定比例和第三设定比例的范围内获取多个减重孔4的形状，将每个减重孔4的形状分别依据其初始位置布置在板梁本体1上，其中，初始位置包括第一距离的初始值以及相邻减重孔4的相邻边的平行布置方式；在步骤S131中，在第一设定比例的范围0.5~0.625内选取一个值作为初始值，在第二设定比例的范围2~2.2以及第三设定比例的范围2.5~4内分别选取多个值，确定减重孔4的多个初始尺寸(即多个减重孔4的形状);多个板梁本体1上连接孔5的尺寸(使其长度小于减重孔4上底边长度的最小值),以及减重孔4和连接孔5的相对位置(相邻的减重孔4不重合，相邻的连接孔5不重合即可)均设置相同。[0051]S132、对所有板梁本体1的初始形状进行实际工况的结构强度仿真分析，获得每个板梁本体1的中间板2的变形量，依据最小变形量筛选出最优的板梁本体1的形状；由于多个板梁本体1除其减重孔4的形状不同，其余均相同，所以在进行实际工况的结构强度仿真分析时，主要是分析减重孔4的不同形状对于板梁本体1的结构强度的影响，从而能够筛选出使中间板2变形量最小的减重孔4的形状(对应其尺寸);例如，减重孔4上底边和下底边的比，下底边和高度的比，会使得减重孔4的形状有较大差异，从而在中间板2受力时，减重孔4处的受力情况存在差异，从而影响中间板2的结S132能够筛选出最优的减重孔4的形状。[0052]S133、将最优的板梁本体1的形状对其进行第一设定比例、第一距离、第二距离以及连接孔5的尺寸的优化，优化目标为板梁本体1的结构强度不下降的情况下，板梁本体1的重量最小，以获得成型后的C型的板梁本体1上第一距离和第二距离以及减重孔4和连接孔5的尺寸的最优匹配方案；步骤S133具体的是，将第一设定比例、第一距离、第二距离和连接孔5的尺寸作为优化变量，限定第一设定比例的数值范围(例如0.5~0.625)、第一距离和第二距离的数值范围(例如第一距离数值范围240mm~600mm,第一距离为第二距离的三倍)和连接孔5的尺寸的数值范围(例如连接孔5的宽度与侧板3宽度的比值范围0.25~0.3,连接孔5的长度范围20mm~40mm),获得多个第一设定比例、第一距离、第二距离以及连接孔5的尺寸的数值组合方案，确定最优变量组合，从而获得成型后的C型的板梁本体1上第一距离和第二距离以及减重孔4和连接孔5的尺寸的最优匹配方案；第一设定比例增加时，减重孔4的形状不变，减重孔4的整体尺寸等比例增加，第一设定比例减小时，减重孔4的形状不变，其整体尺寸等比例减小；减重孔4从板梁本体1的中间向外两端布置，第一距离增加，则减重孔4的数量减小，第一距离减小，则减重孔4的数量增加；第二距离与第一距离有整数倍限制，优选三倍，第二距离随第一距离的变化而变化。[0053]通过上述方法，能够优先选出对板梁本体1的结构强度影响最小的减重孔4的形状，然后，对减重孔4的尺寸进行等比例变化，第一距离、第二距离以及连接孔5的尺寸适应性调整，在板梁本体1的结构强度不下降的情况下，使板梁本