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1.1.夹层结构

一种复合构造的板、壳结构，它的两个表面由很薄的板材做成,中间夹以较

轻的夹芯层。前者称为表板,要求强度高；后者称为夹层，要求重量轻。第二次

世界大战时,为了充分利用木材资源,英国的“蚊式”轰炸机上就采用了全木质夹

层结构。一般夹层结构用于机翼、尾翼、机身、箭体、箭头、减速板、发动机短

舱、隔音装置、防火隔板等。与薄壁结构的薄蒙皮相比，夹层板的厚度大得多，

抵抗失稳能力强，重量还可减小，而且表面光滑，气动外形良好。但它的制造工

艺复杂，工艺质量又不易检验，所以应用受到限制。夹层结构表板的材料有铝合

金、不锈钢、钛合金和各种复合材料。夹层材料有轻质木材、泡沫塑料等，也可

用金属材料或复合材料制成波纹板夹层或蜂窝型夹层（见蜂窝结构）。夹层与表

板一般用胶粘结在一起,也可用熔焊、焊接连接,形成整体。在总体受力分析中，

认为上、下两表板只承受表板面内的拉、压力和剪切力,不能承受弯矩和扭矩,

而中间夹层只承受垂直于夹层中面的切力。夹层结构与一般板壳结构受力分析的

唯一差别在于挠度计算中除了考虑弯曲力矩产生的挠度外，还要考虑剪力的影

响。夹层结构的两表板之间距离较大，所以夹层结构的弯曲刚度比一般板壳结构

大得多，失稳临界应力显著提高。夹层结构自身不用铆钉,免除了钉孔引起的应

力集中,提高了疲劳强度。夹层结构与相邻结构的连接较为复杂，夹层本身的局

部接触强度较弱,又需承受连接的集中力,因此必须妥善进行接头设计。

轻质夹芯

高强度面层

1.1.类型、特点及应用

类型：

按面层分类：玻璃钢、金属、绝缘纸、胶合板、塑料板等

按芯层分类：泡沫夹层结构、波板夹层结构、蜂窝夹层结构等。

特点：

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泡沫夹层结构的夹芯材料是泡沫塑料其质量轻、刚度大、保温隔热性能好。但

是强度不高

蜂窝夹层结构的夹芯材料是蜂窝材料(玻璃布蜂窝、纸蜂窝、棉布蜂窝等)

特点：质量轻、强度大、刚度大

应用：构件尺寸较大、强度要求较高的部件。如图：

波板夹层结构

波板夹层结构的夹芯材料是波纹板(玻璃钢波纹板、纸基波纹板和棉

布波纹板)。

特点：制作简单，节省材料，但不适用于曲面形状的制品，质量轻、刚度大。

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2.蜂窝夹层结构

2.1.概念性说明

蜂窝夹层结构是复合材料的一种特殊类型。由于这种轻型结构材料具有最优

比强度、比刚度、最大抗疲劳性能、表面平整光滑等特点,已在中国航天领

域得到较为广泛地应用。蜂窝夹层结构实质上是由3种基本材料组合而成的复

合材料,这为结构人员提供了广泛改变参数以满足设计技术指标的可能性。目

前在型号任务中最常用的为铝面板-铝蜂窝夹层结构、碳纤维面板-铝蜂窝夹

层结构、玻璃钢面板-玻璃钢蜂窝夹层结构、芙拉纤维面板-凯Nomex蜂窝

夹层结构等,其特点是结构较为复杂,外形尺寸精度要求高、工序内容多、研

制周期长。其轻质高强的特点在研制、、试验装配和搬运过程中容易出现各

种损伤。文章结合研制生产实践,分析了蜂窝夹层结构复合材料的几种主要破

坏模式,从而可采取相应措施,防止各种损伤破坏,提高产品质量。

2.2.蜂窝夹层结构的组成

蜂窝夹层结构由3个元