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    蜂窝夹层结构复合材料的力学性能和应用
    发布时间：2017-06-03
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    一、蜂窝夹层结构复合材料简介
     
    蜂窝夹层结构复合材料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、 凯芙拉纤维面板 - 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 。
     
    二、蜂窝夹层结构复合材料的组成
     
    蜂窝夹层结构复材由 3 个元件组成 ：
     
    1、一对薄而强的面板 ,以承受轴向载荷 、弯矩和面内剪力 ;
     
    2、厚而轻的蜂窝芯子 ,它将上 、下面板隔开 ,以承受由一个面板传递到另一个面板的载荷和横向剪力;
     
    3、胶粘剂 ,它能将剪力传递至蜂窝芯子和由蜂窝芯子传递只面板
     
    三、蜂窝夹层结构复合材料的力学性能
     
    蜂窝夹层结构的主要特点是上、下面板的材料厚度一般情况下均相同 ,而且比蜂窝芯子高度小得多 ,面板材料的强度和刚度一般均较高 。根据夹层板力学分析基本理论 ,其主要力学性能特征如下 :
     
    1、弯矩主要由面板承担 。蜂窝夹层结构复合材料由面板承担的弯矩要远大于由芯子承担的弯矩 ;
       
    2、面板中的应力沿厚度接近均匀分布 。由于蜂窝夹层结构复合材料的面板很薄 ,面板中的最大应力与平均应力相差很少 ,面板中的应力可认为沿厚度接近均匀分布 ;
     
    3、横向剪力主要由芯子承担 。蜂窝夹层板受载时会产生弯矩和垂直板面的横向剪力 ,由于面板很薄 ,能承担的横向剪力不大 ,横向剪力主要由芯子承担;
     
    4、通常不能忽略芯子的横向剪切应变 。由于蜂窝夹层的芯子的横向剪切弹性模量不大 ,因此横向剪切应变不能忽略 ;
     
    5、芯子具有支持面板避免失稳的作用 。蜂窝夹层板的芯子将提供薄面板的横向支承 ,避免面板的局部失稳 。
     
    四、蜂窝夹层结构复材的特性及应用
      
    蜂窝夹层结构复材的应用是在我们生活的各个方面，其最多的还是应用于航空航天事业上。首先介绍蜂窝夹层结构复材的基本特性：
     
    1、质量轻，比强度高，尤其是抗弯刚度高。同质量的蜂窝夹层结构复合材料其抗弯刚度约为铝合金的5倍。
     
    2、有极高的表面度和高温稳定性，易成型且不易变形。它不仅能制造成平面面板而且可以制造成单曲、双曲面板，制成车辆零部件后拆装更为方便。
     
    3、优良的耐腐蚀性能、绝缘性和环境适应性。可适应铁路动车组和客车各种恶劣的运用环境；另外，根据需要这类板材可以采用表面喷漆或者表面粘贴防火板处理，达到良好的装饰性、防火性。
     
    4、独特的回弹性。可吸收震动能量，具有良好的隔音降噪效果，所以在民用上对于隔音减震有很大帮助。
     
    5、防火等级高。在遭遇火灾后烟密度符合高等级的国际铁路防火标准，具有良好的自熄性；放热值较低，能够形成耐火层，能降低释放出的烟雾和有毒气体，具有良好的环保性能。

    6、优异的成型制造工艺性。可满足铁道车辆内部零件形状复杂、稳定性高的要求。（摘自百度网）

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