【复合材料夹层结构分析】解析.ppt

第 五章 夹层结构设计Design of sandwich structure; 夹层结构通常是由比较薄的面板与比较厚的芯子胶接而成。具有质量轻、弯曲刚度与强度大、抗失稳能力强、耐疲劳、吸音和隔热等优点。 ;;;;; A sandwich panel (12 mm thickness) with an aluminium foam core and two steel faceplates ;;;Sweden;(a) The Beech Starship (b) Voyager ;;一 夹层结构的原理 ;一 夹层结构的原理 ;;采用夹层结构方式是为了提高材料的有效利用率和减轻结构重量， 以梁板构件为例，在使用过程中， 一要满足强度要求， 二要满足刚度的需要， ;玻璃钢材料的特点是强度高，模量低。 因此，用单一的玻璃钢材料制造梁板，满足强度要求时，挠度往往很大， 如果按允许挠度进行设计，则强度大大超过，造成浪费。 只有采用夹层结构形式进行设计，才能合理的解决这一矛盾。 这也是夹层结构得以发展的主要原因.;夹层???构分类;夹层结构的特点;面 板;表1 几种常用板材重量刚性比较;;夹心材料 ;芯子材料密度低，有足够的强度和刚度； 胶接性能好； 与面板的电性能相匹配，避免电偶腐蚀； 工艺性能良好，价格低。 对于某些特殊构件，要考虑芯子的电性能、导热性能以及阻燃、防毒和防烟雾性能等。 电性能、导热性以及阻燃、防毒和防烟雾性能等。 ;目前，主要的夹心材料有;蜂窝材料; 是一种强度／重量比最高的结构材料，同时价格也比较便宜。根据不同的设计和制作工艺，孔隙有不同的几何形状。通常是六角形。 铝蜂窝材料一般是未张拉的蜂窝块的形式，在使用现场进行张拉。 ??? 铝蜂窝夹心材料在一定的重量条件下，可以做得很薄。然而，这种薄壁可能会导致蜂窝的表面，尤其是在蜂窝孔隙较大的情况下，发生局部的稳定破坏。 除此以外，铝蜂窝和碳纤维同时使用，由于这两种材料都不是绝缘材料，会发生接触腐蚀。对蜂窝材料作接触腐蚀的内部检查成本很高。;通过敲击可以初步检查蜂窝材料的质量和损坏情况。 铝蜂窝材料还有一个缺陷就是没有“力学记忆”。 夹心层板受到冲击以后，蜂窝的变形是不可恢复，然而，FRP面材具备一定的弹性，在冲击荷载过后，恢复到原来的位置。 这将导致在局部区域，面材和芯材脱离，夹层结构的力学性能降低。;??? NOMEX蜂窝夹心材料是由芳纶纸浸酚醛树脂制成，在航天、航空结构、船舶制造中具有广泛的应用领域。 和铝蜂窝相比，发生局部屈曲的几率要小得多，因为蜂窝的壁相对的要厚一些。 另外，因为NOMEX材料不导电，不存在接触腐蚀的问题。但是和其它芳纶产品一样，不能抵抗紫外线的侵蚀，使用时外部通常覆有面板，起到一定的防护作用。??? 在有阻燃要求的一些场合，也有使用酚醛泡沫填充蜂窝孔隙，提高材料和面材之间的粘结性能和结构隔热性能。例如，在公共交通工具内使用时。??? 在航空领域，一些常见的使用NOMEX蜂窝的结构有：机翼的前缘和尾翼，起落架舱门、其它各种舱门和整流罩。;纸蜂窝;蜂窝夹层结构的局限性;;聚氯乙烯PVC泡沫;聚氯乙烯PVC泡沫; 其它泡沫材料; 其它泡沫材料;其它泡沫材料;其它泡沫材料;Foam core material ;木材;木材;木材;其它芯材材料;;BAMTRI NRH型芳纶纸蜂窝芯材常用规格/性能(Mpa); 夹层结构中的胶粘剂分为板芯胶、芯与骨架元件（如梁、肋）粘接胶以及芯子与芯子拼接胶三类， 其中板芯胶最为重要。 ;3 玻璃钢夹层结构;3 玻璃钢夹层结构;玻璃钢夹层结构的种类与特点;玻璃钢夹层结构的种类与特点;玻璃钢夹层结构的种类与特点;4 蜂窝夹层结构;;铝蜂窝夹层结构复合材料;铝蜂窝夹层结构的特性;5 夹层结构制造技术;蜂窝夹层结构制造技术;（2）原材料;（2）原材料;;;;起皱;凹槽;;;;;（2）原材料;（3）蜂窝夹芯制造;蜂窝生产线（NOMEX、铝蜂窝）;（4）蜂窝夹层结构制造;②湿法成型;片切机 ;蜂　窝 ;;蜂窝夹层结构 ;泡沫塑料夹层结构制造技术;泡沫塑料夹层结构制造技术;（2）泡沫塑料制造技术;（2）泡沫塑料制造技术;（3）泡沫塑料夹层结构制造;（3）泡沫塑料夹层结构制造; Lattice;Truss;;;;;;;;6 JOINTS SANDWICH PANELS;;;蜂窝夹层结构的密度计算;;;蜂窝夹层结构的密度;;;正六变形蜂窝;弹性性能;;;;参考文献;;AB挠度;等效应变;;;;;;;;;;;;;第8 夹层结构分析;夹层结构分析基础;夹层