漫谈峰窝夹层结构-周祝林

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1、漫谈峰窝夹层结构-周祝林.txt30生命的美丽，永远展现在她的进取Z中；就像人树的美丽,是展现在它负势向上高耸入云的蓬勃生机屮；像雄鹰的美丽，是展现在它搏风击雨如苍天之魂的翎翔中；像江河的美丽，是展现在它波涛汹涌一泻千里的奔流中。漫谈峰窝夹层结构（-）蜂窝夹层结构（图1）是夹层结构中应用最为广泛的一种•夹层结构是由高强度高模量的薄面板和轻质的厚芯子纽成的多层结构材料。市二层薄面板和一层厚芯子组成对称为三层夹层结构，由三层薄而板和二薄厚芯子组成时，称为五层结构，随着层数增多，以此类推。由于蜂'禽等较厚的轻质芯了把面板分离得较远，使夹层结构板具冇较大的横断面惯

2、性短，从而使夹层结构具有-较高的比强度和比刚度。冇资料可杏的第一个提出夹层结构设计思想的是费尔贝恩（Fairbairn）（1849年）。人们常把笫二次世界大战的“蚊式”飞机当作使用蜂窝夹层结构的第一个成功结构产品。蜂窝夹层结构具冇许多优点，不同材料的蜂窝夹层结构，其优点亦不同。一般蜂窝夹层结构貝有以下的共同优点：1、具有较高的比强度和比刚度，一般可减轻结构产品重量的15—30%。2、表面光滑，没有打孔、钏钉和缝隙，提高产品的气动性能。没有应力集中，提高疲劳强度和声振疲劳极限。3、可以制成整个结构，增人结构内部空间，减少装配工作量。4、重量轻，有利于运输和安

3、装，也能提高抗振能力。以玻璃钢蜂窝夹层结构为例，除上述优点外，还具冇：①良好的电性能，如透波性能和电绝缘性能，特别适用于制造雷达罩;②耐腐蚀；③隔热保温；④隔音；⑤耐瞬时高温；⑥容易制造各种复杂形状的产品。（二）蜂窝夹层结构如此优越，这少釆用蜂窝芯子分不开。一提到蜂窝芯子，很口然地会从大自然的蜂房得到启发。据科学工作者观察，每只工蜂一次能形成8片蜡鳞，而筑造一个工蜂房要消耗鳞50多片，筑造一个雄蜂房要120片。工蜂分秘出来的蜡鳞，重量很轻，约400万片才相当于1公斤，也就是1公斤蜡鳞可筑造8万个蜂房，或3万3T•多个雄蜂房。由此可见蜂房是多么的轻！蜜蜂为了

4、节约材料，用最少的材料来筑造成尽可能多的蜂房，因此，采用最合理的正六边形蜂窝结构。理论上也已证明正六边形蜂房结构是最省材料的。在蜂贡夹层结构屮采用的蜂窝芯了，不同于天然蜂房，在胶条处为双层蜂壁，其厚度为单层蜂壁的二倍。如图2所示，蜂壁夹角9（0为单层蜂壁夹角的二分Z—）与单层蜂壁边长C,双层蜂壁边长d间有下列关系：当d=o时，得（）=45°,即胶条边长d接近零时，止方形蜂窝最轻，这是不现实的。为了满足蜂窝胶条强度，一般取d=c,这时由①式求得（）二60°,这就是通常使用的正六边形蜂窝。为适应不同的用途，蜂窝形状可以多种多样。从玻璃钢蜂駕为例，制造方法有芯棒

5、法（滚压法）；胶接拉伸法；玻璃纤维纺织法；预浸渍玻璃布化学焊接法四种。通常采用的是胶接拉伸法。这法乂可分手工印胶拉伸法和机械自动印胶拉伸法。使用最多的是手工印胶拉伸法，此法是用冷固化的环氧树脂通过刻有条子的牛皮纸对裁好的玻璃布涂胶，每涂一层移动一定位置，使胶条交错，涂胶一定层数示，加接触压力室温固化，然后用切纸机切成一定厚度，拉伸后即成蜂窝芯了。蜂窝芯子浸胶并胶上面板，即成蜂窝夹层结构。（三）蜂窝夹层结构的力学原理类似工字梁，面板起着主婆承力作用，类似工字梁缘板；芯子起着支承面板，维持面板的距离，及传递剪力的作用，类似工字梁的腹板。但也冇一些不同，如面板比

6、较薄（0.3-3毫米），在蜂窝夹层结构整体承裁时，往往耍出现面板局部失稳；蜂窝芯子是分散的，不象工字梁腹板那样集中，因此，蜂窝芯子的性能，如平压、剪切性能都是重要的，既代表蜂窝芯了木身的的质虽，也直接影响蜂窝夹层结构的整体性能。蜂窝芯子是多孔薄壁结构材料，其性能除百接测试外，也可以根据蜂壁性材料性能，蜂窝的形状和尺寸进行理论结算。如蜂窝芯子的平压强度和剪切强度，町以把蜂壁当作四边简支或固支的矩形板，根据板的稳定或极限强度，可以理论上求出蜂窝芯子的平均平压强度和平均剪切强度。平压强度的理论值与实测值的关系如图3所示。剪切强度的理论值与实测值的关系如图4所示。

7、图屮的理论曲线是把蜂壁当作四边简支的情况下进行计算的结果，蜂駕芯子的树脂含量以45%计算。当考虑实测试样的树脂含量不同时，理论值与实测值更符合。蜂窝芯子的弹性性能，理论值也与实测值符合。以玻璃钢蜂窝芯子为例，通用的树脂配方和树脂含量,一些性能的范围如下：密重范围为（0.016—0.12）克/厘米3；平压强度范I韦I为（2—60）公斤/厘米2；平压弹性模量范围为（0.8-6）X103公斤/厘米2；剪切强度范围为（0.5—35）公斤/厘米2。蜂窝芯子是通过胶接与面板结合成整体，因此胶接强度也是很重要的。面板与芯子的胶接性能，冇二个强度指标，一是平拉强度，二是剥

8、离强度。一般干法加胶膜的胶接强度比湿法成型的高。平拉强度范围为(2