纖維復(fù)合材料蜂窩板是當(dāng)前航空航天與軍工領(lǐng)域炙手可熱的一類先進(jìn)復(fù)合材料,具有質(zhì)量輕、比強(qiáng)度高、比剛度大、隔熱減震、耐沖擊等特點(diǎn),是當(dāng)前高強(qiáng)輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料的翹楚,它的出現(xiàn)推動(dòng)了機(jī)械輕量化發(fā)展,現(xiàn)廣泛應(yīng)用于航空航天、列車、船舶、建筑裝修等領(lǐng)域。但該類材料切削加工性差,是典型的難加工材料,隨著材料的廣泛應(yīng)用,其難加工性與使用需求之間的矛盾日益突出。
一般情況下,蜂窩板結(jié)構(gòu)的上、下面板材料的厚度相同,而且面板材料的強(qiáng)度和剛度均較高,而蜂窩芯層高度要比面板厚度大得多。面板承擔(dān)了大部分的拉、壓力,芯層承擔(dān)了大部分的剪力。而面板的強(qiáng)度和剛度都遠(yuǎn)大于芯層材料,若選用剪切強(qiáng)度低,或是剪切斷裂延伸率小的芯層,則芯層破壞時(shí),面板可能只發(fā)揮了1%不到的強(qiáng)度,則會(huì)造成材料的浪費(fèi)。
對(duì)于蜂窩板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員來說,設(shè)計(jì)出的蜂窩板結(jié)構(gòu)既要使這兩種力學(xué)性能大相徑庭的材料完美的結(jié)合在一起,充分發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn),滿足使用要求,又要不浪費(fèi)材料,也就是要獲得在蜂窩板結(jié)構(gòu)承受彎曲荷載的情況下,蜂窩板結(jié)構(gòu)主要是靠芯層的剪切來傳遞直接施加在面板上的力,在板結(jié)構(gòu)中,復(fù)合材料面板的模量和強(qiáng)度都很高,只有高剪切強(qiáng)度和大剪切斷裂延伸率的芯層才適用。要根據(jù)蜂窩板結(jié)構(gòu)在使用中可能的受力狀況,選用適當(dāng)種類和密度的芯層,合理設(shè)計(jì)面板和芯層的厚度,按照上述的應(yīng)力計(jì)算方法或者利用相關(guān)的有限元分析軟件,進(jìn)行反復(fù)的計(jì)算驗(yàn)證,最終可達(dá)到較優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。
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