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1、第26卷第4期航天返回与遥感2005年12月SPACECRAFTRECOVERY&REMOTESENSING45蜂窝夹层结构复合材料特性及破坏模式分析沃西源夏英伟涂彬(北京空间机电研究所,北京100076)摘要文章介绍了蜂窝夹层结构复合材料的特性,结合研制实践破坏模式做了分析,同时还叙述了损伤破坏模式类型和损伤修补要求等内容。关键词蜂窝夹层结构复合材料破坏模式分析中图分类号:V25文献标识码:A文章编号:1009-8518(2005)04-0045-05ThePropertyofHoneycombSandwichStructurea
2、ndtheDestroyModeAnalyzingWoXiyuanXiaYingweiTuBin(BeijingInstituteofspaceMechanics&Eletctricity,Beijing100076)AbstractThispaperintroducedtheofhoneycombcompositeandanalyzedthedestroymoderelatedtomanufac2ture1Alsothetypeofdestroymodeandtherepairingofthedestroyhadbeendiscu
3、ssedinthepaper1KeyWordsHoneycombCompositeDestroymodeAnalyze窝夹层结构复合材料的几种主要破坏模式,从而可1前言采取相应措施,防止各种损伤破坏,提高产品质量。蜂窝夹层结构是复合材料的一种特殊类型。由2蜂窝夹层结构的组成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
4、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。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,分析了蜂图1典型的蜂窝夹层板形式收稿日期:2005-09-0146沃西源等:蜂窝夹层结构复合材料特性及破坏模式分析众所周知,蜂窝夹层结构具有较高的刚度和较物,也有采用铝合金面板或玻璃钢面板等,面板的选轻的质量,已成为了卫星结构中重要的结构件之一。择按实际使用要求选定。蜂窝
5、夹层结构由3个元件组成,如图1所示:312蜂窝芯子1)一对薄而强的面板,以承受轴向载荷、弯矩和蜂窝芯子形状主要采用正六边形。航天结构中面内剪力;的蜂窝芯子材料一般采用铝蜂窝芯子、Nomex蜂窝2)厚而轻的蜂窝芯子,它将上、下面板隔开,以芯子及玻璃钢蜂窝芯子。几种国产不同材料蜂窝芯承受由一个面板传递到另一个面板的载荷和横向剪子的规格和密度见表1。力;表1-1常用铝蜂窝芯子力学性能3)胶粘剂,它能将剪力传递至蜂窝芯子和由蜂蜂窝芯子规格密度平压强度剪切强度/MPa(铝箔厚/边长)/mm3窝芯子传递只面板。/(kg/m)/MPa纵向横向01
6、03/5270152014401240104/5310158015301303蜂窝夹层结构常用面板材料、蜂窝0105/541110001800147芯材和胶粘剂0103/4330165015801330105/453115611180169311面板材料0103/344111301890152面板的主要功能是提供要求的轴向弯曲和面内0104/352115011150167剪切刚度,以承受轴向弯曲和面内剪切载荷,在卫0105/368213411781104星结构中,面板常用预浸树脂石墨纤维单向带或织表1-2常用Nomex蜂窝芯子力学性
7、能边长密度压缩强度/MPa剪切强度/MPa剪切模量/MPa3/mm/(kg/m)蜂窝芯子夹层结构纵向横向纵向横向11829014801580138012120108192173201550165016401262210101231048111311310189014633191613315320160017101440122181091441548019811280183014632121416表1-3常用玻璃钢蜂窝芯子性能性能性能项目壁厚011m边长315m壁厚012m边长5m壁厚012m边长3m3)密度/(kg/cm(±15%)
8、011090113801175树脂含量%30±630±630±6平压强度常温≥212≥218≥315/MPa150℃≥210≥214≥313平压模量常温≥160≥180≥280/MPa150℃≥140≥160≥170剪切强度纵向≥21
