復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)分析

復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)分析第一頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日夾層結(jié)構(gòu)通常是由比較薄的面板與比較厚的芯子膠接而成。具有質(zhì)量輕、彎曲剛度與強(qiáng)度大、抗失穩(wěn)能力強(qiáng)、耐疲勞、吸音和隔熱等優(yōu)點(diǎn)。夾層結(jié)構(gòu)第二頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日第三頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日第四頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日第五頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日第六頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日

Asandwichpanel(12mmthickness)withanaluminiumfoamcoreandtwosteelfaceplates

第七頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日第八頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日第九頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日Sweden第十頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日(a)TheBeechStarship(b)Voyager

第十一頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日第十二頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日一夾層結(jié)構(gòu)的原理

在航空、風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片、體育運(yùn)動(dòng)器材、船舶制造、列車(chē)機(jī)車(chē)等領(lǐng)域，大量使用了夾層結(jié)構(gòu)，減輕重量，在夾層結(jié)構(gòu)中，使用低密度夾心材料增加層合板的厚度，從而達(dá)到提高材料剛度的目的。這樣在重量增加很少的前提下，大幅度的提高結(jié)構(gòu)的剛度。第十三頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日一夾層結(jié)構(gòu)的原理

在彎曲荷載下，面層材料主要承擔(dān)拉應(yīng)力和壓應(yīng)力，芯材主要承擔(dān)剪切應(yīng)力，同時(shí)，對(duì)于很薄的薄壁夾層結(jié)構(gòu)，還需要注意

荷載的施加方式對(duì)夾層結(jié)構(gòu)的影響和

夾層結(jié)構(gòu)對(duì)沖擊荷載的承受能力。第十四頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日第十五頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日采用夾層結(jié)構(gòu)方式是為了提高材料的有效利用率和減輕結(jié)構(gòu)重量，以梁板構(gòu)件為例，在使用過(guò)程中，一要滿(mǎn)足強(qiáng)度要求，二要滿(mǎn)足剛度的需要，夾層結(jié)構(gòu)得以發(fā)展的主要原因第十六頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日玻璃鋼材料的特點(diǎn)是強(qiáng)度高，模量低。因此，用單一的玻璃鋼材料制造梁板，滿(mǎn)足強(qiáng)度要求時(shí)，撓度往往很大，如果按允許撓度進(jìn)行設(shè)計(jì)，則強(qiáng)度大大超過(guò)，造成浪費(fèi)。只有采用夾層結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行設(shè)計(jì)，才能合理的解決這一矛盾。這也是夾層結(jié)構(gòu)得以發(fā)展的主要原因.夾層結(jié)構(gòu)得以發(fā)展的主要原因第十七頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日夾層結(jié)構(gòu)分類(lèi)夾層結(jié)構(gòu)的蒙皮和夾芯材料種類(lèi)很多，如果用鋁、鈦合金做蒙皮和芯材，則稱(chēng)為金屬夾層結(jié)構(gòu)；用玻璃鋼薄板，木質(zhì)膠合板和無(wú)機(jī)復(fù)合材料板做蒙皮，用玻璃鋼蜂窩、紙蜂窩及泡沫塑料做夾芯材料，則稱(chēng)為非金屬材料夾層結(jié)構(gòu)。目前，以玻璃鋼薄板做蒙皮、玻璃鋼蜂窩和泡沫塑料做芯材的夾層結(jié)構(gòu)應(yīng)用最廣。第十八頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日夾層結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)1)具有大的彎曲剛度/重量比,彎曲強(qiáng)度/重量比2)具有良好的吸聲,隔聲,隔熱性能3)具有大的屈曲臨界載荷4)對(duì)濕熱環(huán)境敏感,設(shè)計(jì)時(shí)要防潮密封5)面板對(duì)低能沖擊敏感6)修補(bǔ)困難第十九頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日面板可選擇鋁、不銹鋼、玻璃鋼、天然石材、防火板裝飾板、噴塑金屬板,復(fù)合材料等，以滿(mǎn)足不同的使用要求。

2夾層材料選擇面板時(shí)，主要考慮的是材料的剛度和強(qiáng)度，第二十頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日表1幾種常用板材重量剛性比較板材種類(lèi)厚度(mm)彎曲剛度N(m^2/m)重量(kg)比剛度鋁蜂窩夾層板201.15x10^66.310.8鋁板12.51.15x10^633.85.3鋼板8.751.15x10^668.71.0幕墻(1mx2m)風(fēng)壓300kgf/m^2風(fēng)壓500kgf/m^215mm厚夾層板變形量5.2mm變形量10.5mm20mm厚夾層板變形量3.7mm變形量7.1mm表2鋁蜂窩板抗風(fēng)壓力能力第二十一頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日面板的鋪層方式第二十二頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日夾心材料

選擇面板時(shí)，主要考慮的是材料的剛度和強(qiáng)度，但是對(duì)于芯材的選擇，首先考慮的是重量。為了是面板在相互之間保持一定距離的同時(shí)，面板能保持穩(wěn)定，夾心材料有時(shí)還必須承受一定的應(yīng)力。芯材主要承受的剪應(yīng)力，有時(shí)還存在壓應(yīng)力。第二十三頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日芯子材料密度低，有足夠的強(qiáng)度和剛度；膠接性能好；與面板的電性能相匹配，避免電偶腐蝕；工藝性能良好，價(jià)格低。對(duì)于某些特殊構(gòu)件，要考慮芯子的電性能、導(dǎo)熱性能以及阻燃、防毒和防煙霧性能等。電性能、導(dǎo)熱性以及阻燃、防毒和防煙霧性能等。芯子材料選擇應(yīng)遵循的原則有第二十四頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日目前，主要的夾心材料有蜂窩材料，泡沫材料和木材第二十五頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日蜂窩材料

蜂窩材料主要有

鋁蜂窩、(芳香聚酰氨)NOMEX蜂窩和普通紙蜂窩。

第二十六頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日

是一種強(qiáng)度／重量比最高的結(jié)構(gòu)材料，同時(shí)價(jià)格也比較便宜。根據(jù)不同的設(shè)計(jì)和制作工藝，孔隙有不同的幾何形狀。通常是六角形。

鋁蜂窩材料一般是未張拉的蜂窩塊的形式，在使用現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行張拉。

鋁蜂窩夾心材料在一定的重量條件下，可以做得很薄。然而，這種薄壁可能會(huì)導(dǎo)致蜂窩的表面，尤其是在蜂窩孔隙較大的情況下，發(fā)生局部的穩(wěn)定破壞。

除此以外，鋁蜂窩和碳纖維同時(shí)使用，由于這兩種材料都不是絕緣材料，會(huì)發(fā)生接觸腐蝕。對(duì)蜂窩材料作接觸腐蝕的內(nèi)部檢查成本很高。鋁蜂窩第二十七頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日通過(guò)敲擊可以初步檢查蜂窩材料的質(zhì)量和損壞情況。鋁蜂窩材料還有一個(gè)缺陷就是沒(méi)有“力學(xué)記憶”。夾心層板受到?jīng)_擊以后，蜂窩的變形是不可恢復(fù)，然而，F(xiàn)RP面材具備一定的彈性，在沖擊荷載過(guò)后，恢復(fù)到原來(lái)的位置。這將導(dǎo)致在局部區(qū)域，面材和芯材脫離，夾層結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能降低。鋁蜂窩第二十八頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日

NOMEX蜂窩夾心材料是由芳綸紙浸酚醛樹(shù)脂制成，在航天、航空結(jié)構(gòu)、船舶制造中具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。和鋁蜂窩相比，發(fā)生局部屈曲的幾率要小得多，因?yàn)榉涓C的壁相對(duì)的要厚一些。

另外，因?yàn)镹OMEX材料不導(dǎo)電，不存在接觸腐蝕的問(wèn)題。但是和其它芳綸產(chǎn)品一樣，不能抵抗紫外線的侵蝕，使用時(shí)外部通常覆有面板，起到一定的防護(hù)作用。

在有阻燃要求的一些場(chǎng)合，也有使用酚醛泡沫填充蜂窩孔隙，提高材料和面材之間的粘結(jié)性能和結(jié)構(gòu)隔熱性能。例如，在公共交通工具內(nèi)使用時(shí)。

在航空領(lǐng)域，一些常見(jiàn)的使用NOMEX蜂窩的結(jié)構(gòu)有：機(jī)翼的前緣和尾翼，起落架艙門(mén)、其它各種艙門(mén)和整流罩。NOMEX蜂窩第二十九頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日紙蜂窩普通紙蜂窩由于強(qiáng)度很低，吸水，不在復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)中使用。第三十頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的局限性盡管蜂窩夾層結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)性能上有突出的優(yōu)點(diǎn)，但是航空公司還是在尋找其它更好的材料來(lái)代替，原因是蜂窩夾心材料在各種用途的使用過(guò)程中需要昂貴的維護(hù)費(fèi)用。因?yàn)樵谝恍┨厥馇闆r下，蜂窩會(huì)進(jìn)水。例如，面板出現(xiàn)裂縫以后。在低溫下，蜂窩孔隙中的水凍結(jié)，發(fā)生膨脹，會(huì)破壞相鄰的蜂窩孔隙。

第三十一頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日聚合物泡沫是一種最常用的芯材。主要有，聚氯乙烯（PVC）、聚氨酯（PU）、聚苯乙烯（PS）、聚甲基丙烯酸亞胺（PMI）、聚醚酷亞膠（PEL）和丙烯腈一苯乙烯（SAN或AS），密度從30kg／m3到300kg／m3不等。通常在復(fù)合材料中，使用的泡沫密度在40kg／m3－200kg／m3之間。泡沫材料第三十二頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日聚氯乙烯PVC泡沫

聚氯乙烯PVC泡沫是一種閉孔泡沫。嚴(yán)格的講，它實(shí)際上是PVC和聚氨酯混合物，但常常都簡(jiǎn)單的說(shuō)成PVC泡沫。PVC泡沫具有綜合的靜力和動(dòng)力性能，不易受潮。使用溫度在-240℃－＋80℃，并且能夠耐多種化學(xué)物質(zhì)腐蝕。盡管PVC泡沫是可燃材料，但是阻燃類(lèi)型的PVC泡沫可以在具有防火嚴(yán)格要求的結(jié)構(gòu)中，例如列車(chē)。PVC泡沫耐苯，所以能夠和聚酯樹(shù)脂共同使用。

PVC泡沫主要用在一些不需要壓力罐的工藝中。在選擇固化工藝方法時(shí)，需要注意PVC泡沫在溫度升高時(shí)會(huì)釋放孔隙氣體。第三十三頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日聚氯乙烯PVC泡沫

有兩種主要的PVC泡沫，一種是交聯(lián)，另外一種是非交聯(lián)（有時(shí)也叫做線性PVC泡沫）。

線性PVC，即非交聯(lián)PVC泡沫（例如AirexR63．80），兼具良好韌性和柔性，可以按照曲面形狀熱成形。但是，線性PVC的力學(xué)性能、化學(xué)穩(wěn)定性（耐苯）和熱變形性能和交聯(lián)的PVC泡沫相比，在相同的密度條件下，相對(duì)要低一些。

交聯(lián)PVC的硬度和脆性較高。在高溫下，不容易變軟或發(fā)生蠕變。常見(jiàn)的交聯(lián)PVC產(chǎn)品有HerexC系列泡沫、DivinycellH和HT泡沫以及POlimexKlegecell和Termanto的PVC泡沫。第三十四頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日

其它泡沫材料

聚苯乙烯PS泡沫廣泛用在船舶、沖浪板制造行業(yè)。雖然其擁有重量輕（40kg／m3），成本低，易于機(jī)械加工等主要優(yōu)點(diǎn)，但是因?yàn)榱W(xué)性能差，很少在高性能結(jié)構(gòu)構(gòu)件中使用。另外，這種泡沫不能和聚酯樹(shù)脂同時(shí)使用，因?yàn)闃?shù)脂中含有的苯會(huì)溶化泡沫。

聚氨酯PU泡沫的力學(xué)性能表現(xiàn)一般，樹(shù)脂芯材的界面發(fā)生老化，導(dǎo)致面板剝離。作為結(jié)構(gòu)材料使用時(shí)，常常是用作構(gòu)件的加強(qiáng)筋或加勁肋。但是聚氨酯泡沫也能用作荷載較小情況下的夾層層板中，起到隔熱作用。該類(lèi)泡沫的使用溫度是150℃左右，同時(shí)吸聲性能好。泡沫的機(jī)械加工成形簡(jiǎn)單。

第三十五頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日

其它泡沫材料聚醚酸亞膠PEI泡沫，由聚醚酸亞胺／聚醚砜發(fā)泡而成，具有很高的使用溫度和良好的防火性能，盡管價(jià)位相對(duì)較高，但是這種泡沫可以在有結(jié)構(gòu)要求，高溫情況下，具有防火要求的部位使用。其使用溫度在-194℃到十180℃之間。由于能滿(mǎn)足嚴(yán)格的防火阻燃要求，適合在飛機(jī)和列車(chē)內(nèi)使用。

聚甲基丙烯酸亞胺PMI泡沫是德國(guó)德固賽公司生產(chǎn)，商標(biāo)是ROHACELL?。在所有的泡沫中，相同密度的條件下對(duì)比，是強(qiáng)度和剛度最高的泡沫。其高溫下耐蠕變性能使得該泡沫能夠適用高溫固化的樹(shù)脂和預(yù)浸料。PMI泡沫在適當(dāng)?shù)母邷靥幚硪院?，能承?90℃的固化工藝對(duì)泡沫的尺寸穩(wěn)定性的要求，在航空領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。PMI泡沫是采用固體發(fā)泡工藝制作，泡沫的孔隙基本一致、均勻的100％閉孔泡沫。第三十六頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日其它泡沫材料PMI泡沫適用于多個(gè)領(lǐng)域，包括電子，運(yùn)載火箭，航空，鐵路機(jī)車(chē)，船舶以及天線，雷達(dá)天線罩，體育器材等。目前在國(guó)外的主要應(yīng)用有：美國(guó)的Delta運(yùn)載火箭的整流罩，日本三菱的Hll－A運(yùn)載火箭的整流罩，日本新干線的火車(chē)頭，通用、西門(mén)子等公司的醫(yī)療床板，Vestas的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片，還有導(dǎo)彈、直升機(jī)和飛機(jī)項(xiàng)目。

丙烯腈一苯乙烯SAN泡沫，性能和韌性與增強(qiáng)后的交聯(lián)PVC泡沫相似，具有交聯(lián)PVC的大部分靜力特性，但是延伸率和韌性相比更高。和普通以及韌性增強(qiáng)后的交聯(lián)PVC相比，抗沖擊性能因此也更好。和韌性增強(qiáng)的PVC不同，PVC是使用塑性劑來(lái)提高聚合物的韌性，而SAN泡沫是聚合物本身具有的韌性特點(diǎn)，不會(huì)發(fā)生老化。第三十七頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日其它泡沫材料

在大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合，可以用SAN泡沫代替線性PVC泡沫，因?yàn)镾AN泡沫具有部分線性PVC的韌性和延伸率的同時(shí)，還有更好的耐高溫性能和靜力性能。SAN泡沫能夠熱成形，可以方便的構(gòu)筑結(jié)構(gòu)的曲面。熱穩(wěn)定型的SAN泡沫也能和低溫固化預(yù)浸料共同使用，常見(jiàn)的SAN泡沫產(chǎn)品有ATCCore．Cell公司的A一系列泡沫。第三十八頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日Foamcorematerial

PVC:PolyvinylchloridePMI:Polymethacrylimide第三十九頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日木材

木材可以看成是一種天然的蜂窩材料，因?yàn)樗奈⒂^結(jié)構(gòu)和六邊型的人造蜂窩的孔隙相似。在夾層結(jié)構(gòu)中使用時(shí)，要求木材的纖維方向和面板相垂直，這樣，構(gòu)件的力學(xué)性能和使用人造的蜂窩相似。但是，盡管可以進(jìn)行各種各樣的化學(xué)處理，所有的木質(zhì)芯材還是會(huì)受到濕氣的影響，如果沒(méi)有被面材或樹(shù)脂密封的話，木質(zhì)芯材會(huì)發(fā)生腐爛。

第四十頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日木材

端面巴薩木是最常用的木材芯材。巴薩木最先是在19世紀(jì)40年代，在飛艇的船體中使用鋁面板和巴薩木芯材，抵抗在水面著陸時(shí)受到的重復(fù)的沖擊荷載。隨后，開(kāi)始在海洋結(jié)構(gòu)中使用端面巴薩木作為FRP結(jié)構(gòu)的芯材。巴薩木除了具有高的壓縮性能，還有很好的隔熱性能和隔音性能。在加熱以后，材料不會(huì)發(fā)生變形，在遇火時(shí)，用作隔熱層和燒蝕層，芯層慢慢燒焦，使未遇火的面材保持結(jié)構(gòu)性能。同時(shí)，巴薩木還能提供向上的浮力，其加工工具和設(shè)備簡(jiǎn)單。巴薩木芯材產(chǎn)品一般有織物背村，3—50mm厚，具有一定輪廓。剛性端面巴薩木板材的厚度可以達(dá)到100mm。針對(duì)真空袋、預(yù)浸料工藝或壓力基礎(chǔ)上的制造工藝藝過(guò)程，例如RTMI藝，這種板材可以預(yù)先采用樹(shù)脂涂覆。巴薩木的一個(gè)缺點(diǎn)是最小密度偏大，通常最小密度值大約是100kg／m3。但在層會(huì)的過(guò)程中，巴薩木還要吸收大量的樹(shù)脂。為了減少樹(shù)脂的吸收增加重量，可以預(yù)先用泡沫密封。巴薩木的應(yīng)用通常限制在那些重量不是要求很高或局部承載力要求很高的地方。

第四十一頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日木材

另外一種常用作夾層結(jié)構(gòu)芯材的木材是松木。船舶結(jié)構(gòu)中，常常以松木條板，加上復(fù)合材料面板。松木的木材纖維方向和層板的面板平行。松木纖維沿船的長(zhǎng)度方向，提供縱向的剛度，在FRP面材中纖維以±45℃向鋪放，提供扭轉(zhuǎn)剛度，保護(hù)木材芯層。

第四十二頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日其它芯材材料

雖然通常這些材料不是真正意義上的夾層結(jié)構(gòu)芯材，但是也常用一些低密度、薄層織物降低單層層板的密度。例如，CorematTM和SpheretexTM等含有大量孔隙的無(wú)紡布?xì)?。厚度通常只?一3mm厚，象層板中的一個(gè)層，在鋪設(shè)過(guò)程中，鋪層樹(shù)脂會(huì)浸潤(rùn)無(wú)紡布?xì)?。這樣樹(shù)脂代替孔隙以后，中間織物的重量和泡沫或蜂窩相比，要重得多，但是和相同厚度的玻璃纖維層合板相比，要輕一些。由于很薄，它很容易做成二維曲面，操作方便簡(jiǎn)單。第四十三頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日NOMEX、鋁蜂窩產(chǎn)品第四十四頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日BAMTRINRH型芳綸紙蜂窩芯材

常用規(guī)格/性能(Mpa)

規(guī)格

邊長(zhǎng)密度

平面壓縮

縱向剪切

橫向剪切

強(qiáng)度

模量

強(qiáng)度

模量

強(qiáng)度

模量2.0-290.58/0.3820.60.218.92.0-481.63107.01.1637.80.6322.82.0-804.77241.31.5568.21.4435.73.0-481.81107.61.1536.90.7023.83.0-804.74219.02.5163.41.5841.04.0-320.8565.80.6121.80.4215.54.0-481.74117.71.5344.50.7421.84.0-643.01137.01.9145.11.1129.15.0-240.4942.70.4317.90.249.285.0-562.09128.61.645.40.9527.3第四十五頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日夾層結(jié)構(gòu)中的膠粘劑分為板芯膠、芯與骨架元件（如梁、肋）粘接膠以及芯子與芯子拼接膠三類(lèi)，其中板芯膠最為重要。膠粘劑第四十六頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日3玻璃鋼夾層結(jié)構(gòu)由于玻璃鋼夾層結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度高，重量輕，剛度大，耐腐蝕，電絕緣及透微波等，目前已廣泛用于航空工業(yè)和宇航工業(yè)的飛機(jī)、導(dǎo)彈、飛船及樣板、屋面板，能大幅度的減輕建筑物的重量和改善使用功能。

透明玻璃鋼夾層結(jié)構(gòu)板，已廣泛用于寒冷地區(qū)的工業(yè)廠房、大型公用建筑及溫室的采光屋頂。應(yīng)用第四十七頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日3玻璃鋼夾層結(jié)構(gòu)在造船和交通領(lǐng)域，玻璃鋼夾層結(jié)構(gòu)廣泛用于玻璃鋼潛艇、掃雷艇、游艇中的許多構(gòu)件。我國(guó)設(shè)計(jì)制造的玻璃鋼過(guò)街人行橋、公路橋、汽車(chē)和火車(chē)保溫泠藏車(chē)等，均采用了玻璃鋼夾層結(jié)構(gòu)，滿(mǎn)足了重量輕、強(qiáng)度高、剛度大、隔熱、保溫等多性能要求。在要求透微波的雷達(dá)罩中，玻璃鋼夾層結(jié)構(gòu)已成為其它材料不能與之相比的專(zhuān)用材料。應(yīng)用第四十八頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日玻璃鋼夾層結(jié)構(gòu)的種類(lèi)與特點(diǎn)

根據(jù)夾層結(jié)構(gòu)所用的芯材種類(lèi)和形式不同，玻璃鋼夾層結(jié)構(gòu)分為：

泡沫夾層結(jié)構(gòu)，蜂窩夾層結(jié)構(gòu)，梯形板夾層結(jié)構(gòu)，矩形夾層結(jié)構(gòu)圓形夾層結(jié)構(gòu)。

第四十九頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日玻璃鋼夾層結(jié)構(gòu)的種類(lèi)與特點(diǎn)（1）泡沫塑料夾層結(jié)構(gòu)

泡沫塑料夾層結(jié)構(gòu)是采用玻璃鋼薄板作蒙皮（面板），泡沫塑料做夾芯層，泡沫塑料夾層結(jié)構(gòu)的最大特點(diǎn)是蒙皮和泡沫塑料夾芯層粘接牢固、受力不大和保溫隔熱性能要求高的部件，如飛機(jī)尾翼、保溫通風(fēng)管道及樣板等。

（2）蜂窩夾層結(jié)構(gòu)

蜂窩夾層結(jié)構(gòu)是采用玻璃鋼薄板作蒙皮，蜂窩材料（玻璃布蜂窩、紙蜂窩或其它棉布及鋁蜂窩等）做夾芯層。蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的重量輕，強(qiáng)度高，剛度大，多用作結(jié)構(gòu)尺寸大、強(qiáng)度要求高的結(jié)構(gòu)件，如玻璃鋼橋的承重板、球形屋頂結(jié)構(gòu)、雷達(dá)罩、反射面、冷藏車(chē)地板及箱體結(jié)構(gòu)等。

第五十頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日玻璃鋼夾層結(jié)構(gòu)的種類(lèi)與特點(diǎn)（3）梯形和矩形帶頭作用層結(jié)構(gòu)

這種帶頭作用層結(jié)構(gòu)的面板（蒙皮）為玻璃鋼薄板，夾芯層是玻璃鋼梯形板或矩形板。這種夾層結(jié)構(gòu)方向性強(qiáng)，僅適用于做高強(qiáng)平板，不宜用于彎曲形狀的制品。

（4）圓環(huán)形夾層結(jié)構(gòu)

它是用玻璃鋼薄板作蒙皮，用玻璃鋼圓環(huán)做夾芯層。這種夾層結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是芯材耗量少，強(qiáng)度比較高，平板受力無(wú)方向性，最適宜做采光用的透明玻璃鋼夾層結(jié)構(gòu)板材，具有遮擋少、透光率高的特點(diǎn)。第五十一頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日4蜂窩夾層結(jié)構(gòu)

蜂窩夾層結(jié)構(gòu)是一種先進(jìn)的受力結(jié)構(gòu)，具有重量輕、強(qiáng)度高等優(yōu)異性能，被廣泛應(yīng)用于航空航天及軍事領(lǐng)域。蜂窩材料是一種用于夾層結(jié)構(gòu)的輕質(zhì)材料。芳綸紙（Nomex）蜂窩具有高的比強(qiáng)度和比剛度，突出的耐腐蝕性和自熄性，優(yōu)良的耐環(huán)境性和熱絕緣性，獨(dú)特的介電性能和高溫穩(wěn)定性，優(yōu)異的工藝性，廣泛用于航空航天、船舶、火車(chē)和體育用品。第五十二頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日第五十三頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日鋁蜂窩夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料可根據(jù)使用要求選擇不同的組合：

芯材選擇不同的規(guī)格；面板可選擇鋁、不銹鋼、玻璃鋼、天然石材、防火板裝飾板、噴塑金屬板等，以滿(mǎn)足不同的使用要求。

第五十四頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日鋁蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的特性1、重量輕、強(qiáng)度高、剛性好

2、壽命長(zhǎng)

耐久型蜂窩的鋁箔經(jīng)化學(xué)處理后具有很高的耐腐蝕性能，使用時(shí)間可達(dá)20年以上，長(zhǎng)期使用溫度可達(dá)150攝氏度。

3、突出的綜合功能

減振抗沖擊性好（能量吸收能力為150-350KJ/M3）；

良好的隔音降噪功能（對(duì)100-3200Hz的聲源降噪可達(dá)20-33dB）；

隔熱保溫（導(dǎo)熱系數(shù)為0.104-0.130W/mK）；

防火阻燃性好，可根據(jù)使用要求達(dá)到不同的防火等級(jí)。

4、極高的外觀平直度，不易變形

5、材料的加工適應(yīng)性好結(jié)構(gòu)安裝方便、快捷。第五十五頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日5夾層結(jié)構(gòu)制造技術(shù)夾層結(jié)構(gòu)一般是由三層材料制成的復(fù)合材料。夾層復(fù)合材料的上下面層是高強(qiáng)度、高模量材料，中間層是較厚的輕質(zhì)材料，夾層結(jié)構(gòu)實(shí)際上是復(fù)合材料與其它輕質(zhì)材料的再?gòu)?fù)合。第五十六頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日蜂窩夾層結(jié)構(gòu)制造技術(shù)（1）蜂窩種類(lèi)

蜂窩的強(qiáng)度與選用原材料和蜂窩幾何形狀有關(guān)，根據(jù)平面投影幾何形狀，蜂窩夾芯材料可分為六邊形、菱形、矩形、正弦曲線形和有加強(qiáng)帶六邊形等。在這些蜂窩夾芯材料中，以加強(qiáng)帶六邊形強(qiáng)度最高，正方形蜂窩次之。由于正六邊形蜂窩制造簡(jiǎn)單，用料省，強(qiáng)度也較高，故應(yīng)用最廣。第五十七頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日（2）原材料目前，以玻璃鋼薄板做蒙皮、玻璃鋼蜂窩和泡沫塑料做芯材的夾層結(jié)構(gòu)應(yīng)用最廣。①玻璃纖維布（增強(qiáng)材料）

生產(chǎn)玻璃鋼夾層結(jié)構(gòu)的玻璃布分為面層布和蜂窩布兩種：面層布是經(jīng)過(guò)增強(qiáng)處理的中堿和無(wú)堿平紋布，其厚度一般為0.1～0.2mm。為加強(qiáng)蒙皮和蜂窩之間的粘度強(qiáng)度，常在兩者之間加一層短切玻璃纖維氈。

選用含蠟玻璃布做蜂窩材料，可以防止樹(shù)脂浸透到玻璃布背面，減少蜂窩塊層間的粘接，有利于蜂窩成孔拉伸。第五十八頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日（2）原材料②紙

生產(chǎn)蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的紙，要求有良好的樹(shù)脂浸潤(rùn)性和足夠的拉伸強(qiáng)度。第五十九頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日第六十頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日第六十一頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日第六十二頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日起皺第六十三頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日凹槽第六十四頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日第六十五頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日第六十六頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日第六十七頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日第六十八頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日（2）原材料③粘接劑（樹(shù)脂）

制造蜂窩夾層結(jié)構(gòu)用的樹(shù)脂分蒙皮用樹(shù)脂、蜂窩用樹(shù)脂和蜂窩與蒙皮粘接用樹(shù)脂。根據(jù)夾層結(jié)構(gòu)的使用條件，可分別選用環(huán)氧樹(shù)脂、不飽和聚酯樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、有機(jī)硅樹(shù)脂及鄰苯二甲酸二丙烯酯等。制造蜂窩膠條時(shí)，通常采用環(huán)氧樹(shù)脂、改性酚醛樹(shù)脂、聚醋酸乙烯酯膠和聚乙烯醇縮丁醛膠等。在這些膠粘劑中，環(huán)氧樹(shù)脂粘接強(qiáng)度高，改性酚醛樹(shù)脂價(jià)格低，故應(yīng)用較多。聚醋酸乙烯酯膠無(wú)毒，價(jià)格便宜，可以室溫固化，但用此膠制造的蜂條，不能浸聚酯膠膠液，因?yàn)榫埘?shù)脂中的苯乙烯能溶解聚醛酸乙烯，使蜂條開(kāi)膠、破壞。第六十九頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日（3）蜂窩夾芯制造生產(chǎn)玻璃布夾芯材料時(shí)，主要是膠接拉伸法。其工藝過(guò)程是:先在制造蜂窩芯材的玻璃布上涂膠條，然后重疊粘接成蜂窩疊塊，固化后按需要蜂窩高度切成蜂窩條，經(jīng)拉伸預(yù)成型，最后浸膠，固化定型成蜂窩芯材。

制造蜂窩夾芯疊塊的膠條上膠法，可以采用手械涂膠，也可以使用機(jī)械化涂膠。

第七十頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日蜂窩生產(chǎn)線（NOMEX、鋁蜂窩）Nomex蜂窩浸漬機(jī)蜂窩拉伸機(jī)Nomex蜂窩涂膠機(jī)鋁箔清洗機(jī)涂膠機(jī)2臺(tái)、拉伸機(jī)1臺(tái)、浸膠設(shè)備1套、切紙機(jī)1臺(tái)、片切機(jī)1臺(tái)、鋁箔清洗及表面處理機(jī)1臺(tái)、鋸切機(jī)1臺(tái)第七十一頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日（4）蜂窩夾層結(jié)構(gòu)制造玻璃布蜂窩夾層結(jié)構(gòu)制造技術(shù)分濕法和干法兩種。①干法成型

此法是先將蜂窩夾芯和面板作好，然后再將它們粘接成夾層結(jié)構(gòu)。為了保證芯材和面板牢固粘接，常在面板上鋪一層薄氈（浸過(guò)膠），鋪上蜂窩，加熱加壓，使之固化成一體。這種方法制造的夾層結(jié)構(gòu)，蜂芯和面板的粘接強(qiáng)度可提高到3MPa以上。

干法成型的優(yōu)點(diǎn)主要是產(chǎn)品表面光滑，平整，生產(chǎn)過(guò)程中每道工序都能及時(shí)檢查，產(chǎn)品質(zhì)量容易保證.缺點(diǎn)是生產(chǎn)周期長(zhǎng)。第七十二頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日②濕法成型濕法成型是面板和蜂窩夾芯均處于未固化狀態(tài)，在模具上一次膠接成型。生產(chǎn)時(shí)，先在模具上制好上、下面板，然后將蜂窩條浸膠拉開(kāi)，放到上、下面板之間，加壓（0.01～0.08MPa）、固化，脫模后修整成產(chǎn)品。

濕法成型的優(yōu)點(diǎn)是蜂窩和面板間粘接強(qiáng)度高，生產(chǎn)周期短，最適合于球面、殼體等異形結(jié)構(gòu)產(chǎn)品生產(chǎn)。

其缺點(diǎn)是產(chǎn)品表面質(zhì)量差，生產(chǎn)過(guò)程較難控制。第七十三頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日片切機(jī)第七十四頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日蜂窩第七十五頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日第七十六頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日蜂窩夾層結(jié)構(gòu)第七十七頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日泡沫塑料夾層結(jié)構(gòu)制造技術(shù)（1）原材料

泡沫塑料夾層結(jié)構(gòu)用的原材料分為面板（蒙皮）材料、夾芯材料和粘接劑。①面板材料主要是用玻璃布和樹(shù)脂制成的薄板，與蜂窩夾層結(jié)構(gòu)面板用的材料相同。②粘接劑

面板和夾芯材料的粘接劑，主要取決于泡沫塑料種類(lèi)，如聚苯乙烯泡沫塑料，不能用不飽和聚酯樹(shù)脂粘接。第七十八頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日泡沫塑料夾層結(jié)構(gòu)制造技術(shù)③泡沫夾芯材料

泡沫塑料的種類(lèi)很多，其分類(lèi)方法有兩種：一種是按樹(shù)脂基體分，可分為：聚氯乙烯泡沫塑料，聚苯乙烯泡沫塑料，聚乙烯泡沫塑料，聚氨酯泡沫塑料，酚醛，環(huán)氧及不飽和聚酯等熱固性泡沫塑料等。另一種是按硬度分，可分為硬質(zhì)、半硬質(zhì)和軟質(zhì)三種。用泡沫塑料芯材生產(chǎn)夾層結(jié)構(gòu)的最大優(yōu)點(diǎn)是防寒、絕熱，隔音性能好，質(zhì)量輕，與蒙面粘接面大，能均勻傳遞荷載，抗沖擊性能好等。第七十九頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日（2）泡沫塑料制造技術(shù)生產(chǎn)泡沫塑料的發(fā)泡方法較多，有機(jī)械發(fā)泡法、惰性氣體混溶減壓發(fā)泡法、低沸點(diǎn)液體蒸發(fā)發(fā)泡法、發(fā)泡劑分解放氣發(fā)泡法和原料組分相互反應(yīng)放氣發(fā)泡法等。①機(jī)械發(fā)泡法

利用強(qiáng)烈機(jī)械攪拌，將氣體混入到聚合物溶液、乳液或懸浮液中，形成泡沫體，然后經(jīng)固化而獲得泡沫塑料。②惰性氣體混溶減壓發(fā)泡法

利用惰性氣體（如氮?dú)?、二氧化碳等）無(wú)色、無(wú)臭、難與其它化學(xué)元素化合的原理，在高壓下壓入聚合物中，經(jīng)升溫、減壓、使氣體膨脹發(fā)泡。第八十頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日（2）泡沫塑料制造技術(shù)③低沸點(diǎn)液體蒸發(fā)發(fā)泡法

將低沸點(diǎn)液體壓入聚合物中，然后加熱聚合物，當(dāng)聚合物軟化、液體達(dá)到沸點(diǎn)時(shí)，借助液體氣化產(chǎn)生的蒸氣壓力，使聚合物發(fā)泡成泡沫體。④化學(xué)發(fā)泡劑發(fā)泡法

借助發(fā)泡劑在熱作用下分解產(chǎn)生的氣體，使聚合物體積膨脹，形成泡沫塑料。⑤原料化學(xué)反應(yīng)發(fā)泡法

此法是利用能發(fā)泡的原料組分，相互反應(yīng)放出二氧化碳或氮?dú)獾仁咕酆衔锱蛎洶l(fā)泡成泡沫體。第八十一頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日（3）泡沫塑料夾層結(jié)構(gòu)制造泡沫塑料夾層結(jié)構(gòu)的制造方法有：預(yù)制粘接法、現(xiàn)場(chǎng)澆注成型法和連續(xù)機(jī)械成型法三種。①預(yù)制粘接法

將蒙皮和泡沫塑料芯材分別制造，然后再將它們粘接成整體。預(yù)制成型法的優(yōu)點(diǎn)是能適用各種泡沫塑料，工藝簡(jiǎn)單，不需要復(fù)雜機(jī)械設(shè)備等。其缺點(diǎn)是生產(chǎn)效率低，質(zhì)量不易保證。第八十二頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日（3）泡沫塑料夾層結(jié)構(gòu)制造②整體澆注成型法

先預(yù)制好夾層結(jié)構(gòu)的外殼，然后將混合均勻的泡沫料漿澆入殼體內(nèi)，經(jīng)過(guò)發(fā)泡成型和固化處理，使泡沫漲滿(mǎn)腔體，并和殼體粘接成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)。③連續(xù)成型法

適用于生產(chǎn)泡沫塑料夾層結(jié)構(gòu)板材。第八十三頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日Lattice第八十四頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日Truss第八十五頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日第八十六頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日第八十七頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日第八十八頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日第八十九頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日第九十頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日第九十一頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日第九十二頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日6JOINTSSANDWICHPANELS膠接螺栓連接與層合板連接基本相同夾層結(jié)構(gòu)的邊緣處理與局部增強(qiáng)平直接頭角接頭第九十三頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日夾層板端部的增強(qiáng)方式第九十四頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日夾板端部的增強(qiáng)方式第九十五頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的密度計(jì)算7蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的工程計(jì)算第九十六頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日HoneycombSandwichConstruction面板:由于彎曲引起的正應(yīng)力芯材:剪應(yīng)力,強(qiáng)度,剛度面板:高強(qiáng),高模量材料制造:Carbon-EpoxyGlass/epoxy金屬粘接層泡沫塑料金屬/非金屬蜂窩波紋板柵格粘接層:剪應(yīng)力第九十七頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日FaceSheetAdhesiveHoneycombcoreAdhesiveFaceSheett1t21rcchr,HHtr,2r)2(21Hcttthh++-=h第九十八頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的密度abhabhabtabtabtccHHrrrrr+++=22211cHHHhttthththtrrrrr)21(2212211++-+++=第九十九頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日cdθcdtscr第一百頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日)cos)(cos()(sssctccdtcd+++=qqrr第一百零一頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日正六變形蜂窩ctsscrr54.1=第一百零二頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日彈性性能第一百零三頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日第一百零四頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日第一百零五頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日蜂窩壁材料的彈性模量(3)第一百零六頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日參考文獻(xiàn)第一百零七頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日第一百零八頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日AB撓度AB伸長(zhǎng)量彎曲+拉伸第一百零九頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日等效應(yīng)變第一百一十頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日第一百一十一頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日第一百一十二頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日第一百一十三頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日第一百一十四頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日第一百一十五頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日第一百一十六頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日第一百一十七頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日第一百一十八頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日第一百一十九頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日第一百二十頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日第一百二十一頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日第一百二十二頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日第8夾層結(jié)構(gòu)分析層合板在承受彎曲載荷時(shí),遠(yuǎn)離中面的鋪層可提供較大的抗彎剛度,因此在設(shè)計(jì)受彎矩的結(jié)構(gòu)物時(shí)把彈性模量大,強(qiáng)度高的材料配置在遠(yuǎn)離中面的部位,中面附近受力較小,可以使用強(qiáng)度和模量較低的材料.夾層結(jié)構(gòu)第一百二十三頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日夾層結(jié)構(gòu)分析基礎(chǔ)彎曲時(shí):面板主要承受面內(nèi)拉伸,壓縮,面內(nèi)剪應(yīng)力芯材主要承受橫向剪應(yīng)力,且沿厚度均勻分布,假設(shè)1)薄的面板只承受面內(nèi)應(yīng)力2)芯材主要承受橫向剪應(yīng)力,且沿厚度均勻分布,3)夾層板變形時(shí),且不計(jì)對(duì)應(yīng)力的影響均等于零第一百二十四頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日夾層板的受力分析與幾何要素第一百二十五頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日由于面板為層合板,芯材為各向同性材料構(gòu)成的夾層板,并作用彎矩由假設(shè)(2),對(duì)于芯材橫向剪力芯材厚度第一百二十六頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日如果芯材的剪切模量為Gc,橫向剪切應(yīng)變常數(shù)積分后夾層板變形時(shí)芯材的轉(zhuǎn)角參考面的面內(nèi)位移第一百二十七頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日上下面板中點(diǎn)處的位移為:i=1:上面板i=2:下面板第一百二十八頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日對(duì)應(yīng)的應(yīng)變i=1:上面板i=2:下面板第一百二十九頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日由假設(shè)(1),上下面板只承受面內(nèi)載荷由層合板的內(nèi)力公式:整個(gè)夾層板的內(nèi)力為i=1:上面板i=2:下面板第一百三十頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日第一百三十一頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日第一百三十二頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日第一百三十三頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日夾層板的內(nèi)力矩第一百三十四頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日第一百三十五頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日第一百三十六頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日第一百三十七頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日夾層板的內(nèi)力與應(yīng)變關(guān)系第一百三十八頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日[A]=[A](1)+[A](2)[B]=[A](1)h2-[A](2)h1如果參考平面為夾層板的幾何平面,并且上下表面的厚度與材料相同上下面板中面之間的距離第一百三十九頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日夾層板的力矩平衡方程作用在夾層板上的z向分布載荷第一百四十頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日對(duì)于面板為正交各向異性材料的夾層板第一百四十一頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日第一百四十二頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日第一百四十三頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日夾層板的彎曲控制方程第一百四十四頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日如果給出邊界條件,就可以解出位移w與轉(zhuǎn)角,最終可以確定內(nèi)力等第一百四十五頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日第九Failuremode第一百四十六頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日夾層結(jié)構(gòu)的破壞模式（1）夾層結(jié)構(gòu)破壞模式第一百四十七頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日破壞方式芯子橫向剪切剪切起皺,面板格間失穩(wěn)面板起皺失穩(wěn)面板起皺失穩(wěn)面板起皺失穩(wěn)總體失穩(wěn)總體失穩(wěn)總體失穩(wěn)芯子局部蹋陷第一百四十八頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日第一百四十九頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日第一百五十頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日第一百五十一頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日第一百五十二頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日第一百五十三頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日起皺現(xiàn)象對(duì)稱(chēng)反對(duì)稱(chēng)第一百五十四頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日反對(duì)稱(chēng)第一百五十五頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日第一百五十六頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日整體屈服剪切面板起皺對(duì)稱(chēng)反對(duì)稱(chēng)第一百五十七頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日第十夾層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)目的:減輕結(jié)構(gòu)重量;增大剛度;減少昂貴的表板材料的用量第一百五十八頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日夾層結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)力學(xué)材料上下表板薄而強(qiáng)承受軸向載荷,彎矩,面內(nèi)剪力金屬材料;復(fù)合材料夾芯厚而輕將上下表板隔開(kāi),以承受有一塊表板傳遞到另一塊表板的載荷和橫向剪力蜂窩(Al,玻璃纖維,Nomex,foam)粘結(jié)劑薄將剪力傳到夾芯,再由夾芯傳遞到表板環(huán)氧類(lèi),酚醛樹(shù)脂,聚銑亞胺第一百五十九頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日夾層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則總體原則在設(shè)計(jì)載荷作用下,滿(mǎn)足剛度與強(qiáng)度的要求1)表板的厚度要能夠承受設(shè)計(jì)載荷的拉壓載荷與面內(nèi)剪切載荷2)夾芯應(yīng)有足夠的強(qiáng)度,能夠承受設(shè)計(jì)載荷作用下的橫向剪力第一百六十頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日3)夾芯的壓縮彈性模量和表板的抗壓強(qiáng)度足以防止表板在設(shè)計(jì)載荷下的起皺4)夾芯應(yīng)有足夠的彈性模量和抗壓強(qiáng)度,以防止法向載荷與撓曲變形所產(chǎn)生的壓蹋破壞.5)夾層結(jié)構(gòu)應(yīng)有足夠的彎曲和剪切剛度,夾芯應(yīng)該有足夠的厚度和剪切模量,以滿(mǎn)足撓曲變形的設(shè)計(jì)要求夾層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則第一百六十一頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日6)夾芯的厚度和剪切模量應(yīng)足夠大,防止受壓時(shí)夾層結(jié)構(gòu)總體屈曲7)蜂窩夾芯的尺寸應(yīng)足夠小,以防止在設(shè)計(jì)載荷下表板出現(xiàn)凹陷8)夾層壁板的封口的連接處應(yīng)有足夠的強(qiáng)度,能夠把夾芯和表板連接在一起,能將載荷傳遞到結(jié)構(gòu)的其它部分9)表板,夾芯,粘結(jié)擠應(yīng)匹配,要有良好的工藝性.夾層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則第一百六十二頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日◆在設(shè)計(jì)載荷下，面板的面內(nèi)應(yīng)力應(yīng)小于材料強(qiáng)度，或在設(shè)計(jì)載荷下，面板應(yīng)變小于設(shè)計(jì)許用應(yīng)變；◆芯子應(yīng)有足夠的厚度（高度）及剛度；◆芯子應(yīng)有足夠的彈性模量和平壓強(qiáng)度，以及足夠的芯子與面板平拉強(qiáng)度；◆面板應(yīng)足夠厚，蜂窩芯格尺寸應(yīng)合理；◆應(yīng)盡量避免夾層結(jié)構(gòu)承受垂直于面板的平拉或平壓局部集中載荷；◆膠粘劑必須具有足夠的膠接強(qiáng)度，同時(shí)還要考慮耐環(huán)境性能和老化性能；◆碳纖維層合面板與鋁蜂窩芯子膠接面要注意防止電偶腐蝕問(wèn)題；◆對(duì)雷達(dá)罩等有特殊要求的夾層結(jié)構(gòu)，面板、芯子和膠粘劑選擇必須考慮電性能、阻燃、毒性和煙霧等特殊設(shè)計(jì)要求。（2）夾層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則第一百六十三頁(yè)，共一百八十二頁(yè)，2022年，8月28日結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的步驟：第一步：根據(jù)外載大小，初步確定夾層結(jié)構(gòu)形式及尺寸。第二步：根據(jù)初定結(jié)構(gòu)，用有限元法（或工程設(shè)計(jì)計(jì)算方法）確定內(nèi)力及支反力。第三步：根據(jù)第二步的分析結(jié)果，按強(qiáng)度準(zhǔn)則修改芯子密度及面板厚度。第四步：根據(jù)修改后的結(jié)構(gòu)尺寸，再進(jìn)行有限元應(yīng)力分析，并進(jìn)行詳細(xì)的強(qiáng)度校核，檢查其強(qiáng)度。剛度和穩(wěn)定性是否滿(mǎn)足要求。重復(fù)第