復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)分析課件

第五章夾層結(jié)構(gòu)設(shè)計

Designofsandwichstructure1夾層結(jié)構(gòu)的原理2夾層結(jié)構(gòu)的特點3夾層結(jié)構(gòu)的制造技術(shù)4蜂窩的工程彈性常數(shù)計算5夾層結(jié)構(gòu)的失效模式第五章夾層結(jié)構(gòu)設(shè)計

Designofsand1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、彎曲剛度與強度大、抗失穩(wěn)能力強、耐疲勞、吸音和隔熱等優(yōu)點。夾層結(jié)構(gòu)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。2復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)分析課件3復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)分析課件4復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)分析課件5復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)分析課件6

Asandwichpanel(12mmthickness)withanaluminiumfoamcoreandtwosteelfaceplates

Asandwichpanel(12mmthick7復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)分析課件8復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)分析課件9SwedenSweden10(a)TheBeechStarship(b)Voyager

(a)TheBeechStarship11復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)分析課件12一夾層結(jié)構(gòu)的原理

在航空、風力發(fā)電機葉片、體育運動器材、船舶制造、列車機車等領(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。一夾層結(jié)構(gòu)的原理在航空、風力發(fā)電機葉片13一夾層結(jié)構(gòu)的原理

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

荷載的施加方式對夾層結(jié)構(gòu)的影響和

夾層結(jié)構(gòu)對沖擊荷載的承受能力。一夾層結(jié)構(gòu)的原理在彎曲荷載下，14復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)分析課件15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，在使用過程中，一要滿足強度要求，二要滿足剛度的需要，夾層結(jié)構(gòu)得以發(fā)展的主要原因采用夾層結(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，夾16玻璃鋼材料的特點是強度高，模量低。因此，用單一的玻璃鋼材料制造梁板，滿足強度要求時，撓度往往很大，如果按允許撓度進行設(shè)計，則強度大大超過，造成浪費。只有采用夾層結(jié)構(gòu)形式進行設(shè)計，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)展的主要原因玻璃鋼材料的特點是強度高，模量低。夾層結(jié)構(gòu)得以發(fā)展的主要原因17夾層結(jié)構(gòu)分類夾層結(jié)構(gòu)的蒙皮和夾芯材料種類很多，如果用鋁、鈦合金做蒙皮和芯材，則稱為金屬夾層結(jié)構(gòu)；用玻璃鋼薄板，木質(zhì)膠合板和無機復(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。夾層結(jié)構(gòu)分類夾層結(jié)構(gòu)的蒙皮和夾芯材料種類很多，18夾層結(jié)構(gòu)的特點1)具有大的彎曲剛度/重量比,彎曲強度/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)對濕熱環(huán)境敏感,設(shè)計時要防潮密封5)面板對低能沖擊敏感6)修補困難夾層結(jié)構(gòu)的特點1)具有大的彎曲剛度/重量比,彎曲強度/重量比19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，以滿足不同的使用要求。

2夾層材料選擇面板時，主要考慮的是材料的剛度和強度，面板可選擇鋁、不銹鋼、玻璃鋼、天然石材20表1幾種常用板材重量剛性比較板材種類厚度(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)風壓300kgf/m^2風壓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鋁蜂窩板抗風壓力能力表1幾種常用板材重量剛性比較板材種類厚度(mm)彎曲剛度N21面板的鋪層方式面板的鋪層方式22夾心材料

選擇面板時，主要考慮的是材料的剛度和強度，但是對于芯材的選擇，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，面板能保持穩(wěn)定，夾心材料有時還必須承受一定的應(yīng)力。芯材主要承受的剪應(yīng)力，有時還存在壓應(yīng)力。夾心材料選擇面板時，主要考慮的是材料的剛度和強度，23芯子材料密度低，有足夠的強度和剛度；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，價格低。對于某些特殊構(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)遵循的原則有芯子材料密度低，有足夠的強度和剛度；芯子材料選擇應(yīng)遵循的原則24目前，主要的夾心材料有蜂窩材料，泡沫材料和木材目前，主要的夾心材料有蜂窩材料，泡沫材料和木材25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。

蜂窩材料

蜂窩材料主要有26

是一種強度／重量比最高的結(jié)構(gòu)材料，同時價格也比較便宜。根據(jù)不同的設(shè)計和制作工藝，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)場進行張拉。

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使用，由于這兩種材料都不是絕緣材料，會發(fā)生接觸腐蝕。對蜂窩材料作接觸腐蝕的內(nèi)部檢查成本很高。鋁蜂窩是一種強度／重量比最高的結(jié)構(gòu)材料，同時價格也比27通過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缺陷就是沒有“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，在沖擊荷載過后，恢復(fù)到原來的位置。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。鋁蜂窩通過敲擊可以初步檢查蜂窩材料的質(zhì)量和損壞情況。鋁蜂窩28

NOMEX蜂窩夾心材料是由芳綸紙浸酚醛樹脂制成，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，因為蜂窩的壁相對的要厚一些。

另外，因為NOMEX材料不導(dǎo)電，不存在接觸腐蝕的問題。但是和其它芳綸產(chǎn)品一樣，不能抵抗紫外線的侵蝕，使用時外部通常覆有面板，起到一定的防護作用。

在有阻燃要求的一些場合，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。

在航空領(lǐng)域，一些常見的使用NOMEX蜂窩的結(jié)構(gòu)有：機翼的前緣和尾翼，起落架艙門、其它各種艙門和整流罩。NOMEX蜂窩

NOMEX蜂窩夾心材料是由芳綸紙浸酚醛樹脂制成，29紙蜂窩普通紙蜂窩由于強度很低，吸水，不在復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)中使用。紙蜂窩普通紙蜂窩由于強度很低，吸水，不在復(fù)合材30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，但是航空公司還是在尋找其它更好的材料來代替，原因是蜂窩夾心材料在各種用途的使用過程中需要昂貴的維護費用。因為在一些特殊情況下，蜂窩會進水。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，會破壞相鄰的蜂窩孔隙。

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31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。泡沫材料聚合物泡沫是一種最常用的芯材。泡沫材料32聚氯乙烯PVC泡沫

聚氯乙烯PVC泡沫是一種閉孔泡沫。嚴格的講，它實際上是PVC和聚氨酯混合物，但常常都簡單的說成PVC泡沫。PVC泡沫具有綜合的靜力和動力性能，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，但是阻燃類型的PVC泡沫可以在具有防火嚴格要求的結(jié)構(gòu)中，例如列車。PVC泡沫耐苯，所以能夠和聚酯樹脂共同使用。

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，需要注意PVC泡沫在溫度升高時會釋放孔隙氣體。聚氯乙烯PVC泡沫

聚氯乙烯PVC泡沫是一種閉孔泡沫。33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。聚氯乙烯PVC泡沫

有兩種主要的PVC泡沫34

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，易于機械加工等主要優(yōu)點，但是因為力學(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脂同時使用，因為樹脂中含有的苯會溶化泡沫。

聚氨酯PU泡沫的力學(xué)性能表現(xiàn)一般，樹脂芯材的界面發(fā)生老化，導(dǎo)致面板剝離。作為結(jié)構(gòu)材料使用時，常常是用作構(gòu)件的加強筋或加勁肋。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。該類泡沫的使用溫度是150℃左右，同時吸聲性能好。泡沫的機械加工成形簡單。

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)35

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，盡管價位相對較高，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。由于能滿足嚴格的防火阻燃要求，適合在飛機和列車內(nèi)使用。

聚甲基丙烯酸亞胺PMI泡沫是德國德固賽公司生產(chǎn)，商標是ROHACELL?。在所有的泡沫中，相同密度的條件下對比，是強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脂和預(yù)浸料。PMI泡沫在適當?shù)母邷靥幚硪院?，能承?90℃的固化工藝對泡沫的尺寸穩(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。 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36其它泡沫材料PMI泡沫適用于多個領(lǐng)域，包括電子，運載火箭，航空，鐵路機車，船舶以及天線，雷達天線罩，體育器材等。目前在國外的主要應(yīng)用有：美國的Delta運載火箭的整流罩，日本三菱的Hll－A運載火箭的整流罩，日本新干線的火車頭，通用、西門子等公司的醫(yī)療床板，Vestas的風力發(fā)電機葉片，還有導(dǎo)彈、直升機和飛機項目。

丙烯腈一苯乙烯SAN泡沫，性能和韌性與增強后的交聯(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后的交聯(lián)PVC相比，抗沖擊性能因此也更好。和韌性增強的PVC不同，PVC是使用塑性劑來提高聚合物的韌性，而SAN泡沫是聚合物本身具有的韌性特點，不會發(fā)生老化。其它泡沫材料PMI泡沫適用于多個領(lǐng)域，包括電子，運載火箭，航37其它泡沫材料

在大多數(shù)應(yīng)用場合，可以用SAN泡沫代替線性PVC泡沫，因為SAN泡沫具有部分線性PVC的韌性和延伸率的同時，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，常見的SAN泡沫產(chǎn)品有ATCCore．Cell公司的A一系列泡沫。其它泡沫材料

在大多數(shù)應(yīng)用場合，可以用SAN泡38Foamcorematerial

PVC:PolyvinylchloridePMI:PolymethacrylimideFoamcorematerialPVC:PMI:39木材

木材可以看成是一種天然的蜂窩材料，因為它的微觀結(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，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，盡管可以進行各種各樣的化學(xué)處理，所有的木質(zhì)芯材還是會受到濕氣的影響，如果沒有被面材或樹脂密封的話，木質(zhì)芯材會發(fā)生腐爛。

木材

木材可以看成是一種天然的蜂窩材40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，抵抗在水面著陸時受到的重復(fù)的沖擊荷載。隨后，開始在海洋結(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，材料不會發(fā)生變形，在遇火時，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，巴薩木還能提供向上的浮力，其加工工具和設(shè)備簡單。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到100mm。針對真空袋、預(yù)浸料工藝或壓力基礎(chǔ)上的制造工藝藝過程，例如RTMI藝，這種板材可以預(yù)先采用樹脂涂覆。巴薩木的一個缺點是最小密度偏大，通常最小密度值大約是100kg／m3。但在層會的過程中，巴薩木還要吸收大量的樹脂。為了減少樹脂的吸收增加重量，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。

木材

端面巴薩木是最常用的木材芯材41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，保護木材芯層。

木材

另外一種常用作夾層結(jié)構(gòu)芯材42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紡布氈。厚度通常只有1一3mm厚，象層板中的一個層，在鋪設(shè)過程中，鋪層樹脂會浸潤無紡布氈。這樣樹脂代替孔隙以后，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，操作方便簡單。其它芯材材料

雖然通常這些材料不是真正意義上的43NOMEX、鋁蜂窩產(chǎn)品NOMEX、鋁蜂窩產(chǎn)品44BAMTRINRH型芳綸紙蜂窩芯材

常用規(guī)格/性能(Mpa)

規(guī)格

邊長密度

平面壓縮

縱向剪切

橫向剪切

強度

模量

強度

模量

強度

模量2.0-290.58/0.3820.60.218.92.0-481.63107.01.1637.80.6322.82.0-804.77241.31.5568.21.4435.73.0-481.81107.61.1536.90.7023.83.0-804.74219.02.5163.41.5841.04.0-320.8565.80.6121.80.4215.54.0-481.74117.71.5344.50.7421.84.0-643.01137.01.9145.11.1129.15.0-240.4942.70.4317.90.249.285.0-562.09128.61.645.40.9527.3BAMTRINRH型芳綸紙蜂窩芯材

常用規(guī)格/性能(Mp45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，其中板芯膠最為重要。膠粘劑膠粘劑463玻璃鋼夾層結(jié)構(gòu)由于玻璃鋼夾層結(jié)構(gòu)的強度高，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、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3玻璃鋼夾層結(jié)構(gòu)由于玻璃鋼夾層結(jié)構(gòu)的強度高473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。我國設(shè)計制造的玻璃鋼過街人行橋、公路橋、汽車和火車保溫泠藏車等，均采用了玻璃鋼夾層結(jié)構(gòu)，滿足了重量輕、強度高、剛度大、隔熱、保溫等多性能要求。在要求透微波的雷達罩中，玻璃鋼夾層結(jié)構(gòu)已成為其它材料不能與之相比的專用材料。應(yīng)用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48玻璃鋼夾層結(jié)構(gòu)的種類與特點

根據(jù)夾層結(jié)構(gòu)所用的芯材種類和形式不同，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)。

玻璃鋼夾層結(jié)構(gòu)的種類與特點根據(jù)夾層結(jié)構(gòu)所用的芯材種類和形49玻璃鋼夾層結(jié)構(gòu)的種類與特點（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，如飛機尾翼、保溫通風管道及樣板等。

（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，強度高，剛度大，多用作結(jié)構(gòu)尺寸大、強度要求高的結(jié)構(gòu)件，如玻璃鋼橋的承重板、球形屋頂結(jié)構(gòu)、雷達罩、反射面、冷藏車地板及箱體結(jié)構(gòu)等。

玻璃鋼夾層結(jié)構(gòu)的種類與特點（1）泡沫塑料夾層結(jié)構(gòu)50玻璃鋼夾層結(jié)構(gòu)的種類與特點（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，僅適用于做高強平板，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)的特點是芯材耗量少，強度比較高，平板受力無方向性，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。玻璃鋼夾層結(jié)構(gòu)的種類與特點（3）梯形和矩形帶頭作用層結(jié)構(gòu)514蜂窩夾層結(jié)構(gòu)

蜂窩夾層結(jié)構(gòu)是一種先進的受力結(jié)構(gòu)，具有重量輕、強度高等優(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、火車和體育用品。4蜂窩夾層結(jié)構(gòu)蜂窩夾層結(jié)構(gòu)是一種先進的受力52復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)分析課件53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，以滿足不同的使用要求。

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：54鋁蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的特性1、重量輕、強度高、剛性好

2、壽命長

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，使用時間可達20年以上，長期使用溫度可達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100-3200Hz的聲源降噪可達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)使用要求達到不同的防火等級。

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。鋁蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的特性1、重量輕、強度高、剛性好

555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)實際上是復(fù)合材料與其它輕質(zhì)材料的再復(fù)合。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56蜂窩夾層結(jié)構(gòu)制造技術(shù)（1）蜂窩種類

蜂窩的強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帶六邊形等。在這些蜂窩夾芯材料中，以加強帶六邊形強度最高，正方形蜂窩次之。由于正六邊形蜂窩制造簡單，用料省，強度也較高，故應(yīng)用最廣。蜂窩夾層結(jié)構(gòu)制造技術(shù)（1）蜂窩種類57（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)過增強處理的中堿和無堿平紋布，其厚度一般為0.1～0.2mm。為加強蒙皮和蜂窩之間的粘度強度，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。（2）原材料目前，以玻璃鋼薄板做蒙皮、玻璃鋼蜂58（2）原材料②紙

生產(chǎn)蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的紙，要求有良好的樹脂浸潤性和足夠的拉伸強度。（2）原材料②紙59復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)分析課件60復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)分析課件61復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)分析課件62起皺起皺63凹槽凹槽64復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)分析課件65復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)分析課件66復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)分析課件67復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)分析課件68（2）原材料③粘接劑（樹脂）

制造蜂窩夾層結(jié)構(gòu)用的樹脂分蒙皮用樹脂、蜂窩用樹脂和蜂窩與蒙皮粘接用樹脂。根據(jù)夾層結(jié)構(gòu)的使用條件，可分別選用環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、酚醛樹脂、有機硅樹脂及鄰苯二甲酸二丙烯酯等。制造蜂窩膠條時，通常采用環(huán)氧樹脂、改性酚醛樹脂、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)氧樹脂粘接強度高，改性酚醛樹脂價格低，故應(yīng)用較多。聚醋酸乙烯酯膠無毒，價格便宜，可以室溫固化，但用此膠制造的蜂條，不能浸聚酯膠膠液，因為聚酯樹脂中的苯乙烯能溶解聚醛酸乙烯，使蜂條開膠、破壞。（2）原材料③粘接劑（樹脂）69（3）蜂窩夾芯制造生產(chǎn)玻璃布夾芯材料時，主要是膠接拉伸法。其工藝過程是: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，也可以使用機械化涂膠。

（3）蜂窩夾芯制造生產(chǎn)玻璃布夾芯材料時，主要是膠接拉伸法。70蜂窩生產(chǎn)線（NOMEX、鋁蜂窩）Nomex蜂窩浸漬機蜂窩拉伸機Nomex蜂窩涂膠機鋁箔清洗機涂膠機2臺、拉伸機1臺、浸膠設(shè)備1套、切紙機1臺、片切機1臺、鋁箔清洗及表面處理機1臺、鋸切機1臺蜂窩生產(chǎn)線（NOMEX、鋁蜂窩）Nomex蜂窩浸漬機蜂窩拉伸71（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度可提高到3MPa以上。

干法成型的優(yōu)點主要是產(chǎn)品表面光滑，平整，生產(chǎn)過程中每道工序都能及時檢查，產(chǎn)品質(zhì)量容易保證.缺點是生產(chǎn)周期長。（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72②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，先在模具上制好上、下面板，然后將蜂窩條浸膠拉開，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)點是蜂窩和面板間粘接強度高，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)。

其缺點是產(chǎn)品表面質(zhì)量差，生產(chǎn)過程較難控制。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73片切機片切機74蜂窩蜂窩75復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)分析課件76蜂窩夾層結(jié)構(gòu)蜂窩夾層結(jié)構(gòu)77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，如聚苯乙烯泡沫塑料，不能用不飽和聚酯樹脂粘接。泡沫塑料夾層結(jié)構(gòu)制造技術(shù)（1）原材料78泡沫塑料夾層結(jié)構(gòu)制造技術(shù)③泡沫夾芯材料

泡沫塑料的種類很多，其分類方法有兩種：一種是按樹脂基體分，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。泡沫塑料夾層結(jié)構(gòu)制造技術(shù)③泡沫夾芯材料79（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，有機械發(fā)泡法、惰性氣體混溶減壓發(fā)泡法、低沸點液體蒸發(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機械發(fā)泡法

利用強烈機械攪拌，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（如氮氣、二氧化碳等）無色、無臭、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。（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，有機械發(fā)泡80（2）泡沫塑料制造技術(shù)③低沸點液體蒸發(fā)發(fā)泡法

將低沸點液體壓入聚合物中，然后加熱聚合物，當聚合物軟化、液體達到沸點時，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)放出二氧化碳或氮氣等使聚合物膨脹發(fā)泡成泡沫體。（2）泡沫塑料制造技術(shù)③低沸點液體蒸發(fā)發(fā)泡法81（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)場澆注成型法和連續(xù)機械成型法三種。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)點是能適用各種泡沫塑料，工藝簡單，不需要復(fù)雜機械設(shè)備等。其缺點是生產(chǎn)效率低，質(zhì)量不易保證。（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：82（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)過發(fā)泡成型和固化處理，使泡沫漲滿腔體，并和殼體粘接成一個整體結(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。（3）泡沫塑料夾層結(jié)構(gòu)制造②整體澆注成型法83LatticeLattice84TrussTruss85復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)分析課件86復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)分析課件87復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)分析課件88復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)分析課件89復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)分析課件90復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)分析課件91復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)分析課件926JOINTSSANDWICHPANELS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平直接頭角接頭6JOINTSSANDWICHPANELS膠接螺93夾層板端部的增強方式夾層板端部的增強方式94夾板端部的增強方式夾板端部的增強方式95蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的密度計算7蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的工程計算蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的密度計算7蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的工程計算96HoneycombSandwichConstruction面板:由于彎曲引起的正應(yīng)力芯材:剪應(yīng)力,強度,剛度面板:高強,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HoneycombSandwichConstructio97FaceSheetAdhesiveHoneycombcoreAdhesiveFaceSheett1t21rcchr,HHtr,2r)2(21Hcttthh++-=hFaceSheetAdhesiveHoneycombc98蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的密度abhabhabtabtabtccHHrrrrr+++=22211cHHHhttthththtrrrrr)21(2212211++-+++=蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的密度abhabhabtabtabtccHHrr99cdθcdtscrcdθcdtscr100)cos)(cos()(sssctccdtcd+++=qqrr)cos)(cos()(sssctccdtcd+++=qqr101正六變形蜂窩ctsscrr54.1=正六變形蜂窩ctsscrr54.1=102彈性性能彈性性能103復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)分析課件104復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)分析課件105蜂窩壁材料的彈性模量(3)蜂窩壁材料的彈性模量(3)106參考文獻參考文獻107復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)分析課件108AB撓度AB伸長量彎曲+拉伸AB撓度AB伸長量彎曲+拉伸109等效應(yīng)變等效應(yīng)變110復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)分析課件111復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)分析課件112復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)分析課件113復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)分析課件114復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)分析課件115復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)分析課件116復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)分析課件117復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)分析課件118復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)分析課件119復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)分析課件120復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)分析課件121復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)分析課件122第8夾層結(jié)構(gòu)分析層合板在承受彎曲載荷時,遠離中面的鋪層可提供較大的抗彎剛度,因此在設(shè)計受彎矩的結(jié)構(gòu)物時把彈性模量大,強度高的材料配置在遠離中面的部位,中面附近受力較小,可以使用強度和模量較低的材料.夾層結(jié)構(gòu)第8夾層結(jié)構(gòu)分析層合板在承受彎曲載荷時,遠123夾層結(jié)構(gòu)分析基礎(chǔ)彎曲時: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,且不計對應(yīng)力的影響均等于零夾層結(jié)構(gòu)分析基礎(chǔ)彎曲時:且不計124夾層板的受力分析與幾何要素夾層板的受力分析與幾何要素125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),對于芯材橫向剪力芯材厚度由于面板為層合板,芯材為各向同性材料構(gòu)成的夾層板,并作用彎矩126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芯材的轉(zhuǎn)角參考面的面內(nèi)位移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127上下面板中點處的位移為:i=1:上面板i=2:下面板上下面板中點處的位移為:i=1:上面板128對應(yīng)的應(yīng)變i=1:上面板i=2:下面板對應(yīng)的應(yīng)變i=1:上面板129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:整個夾層板的內(nèi)力為i=1:上面板i=2:下面板由假設(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130復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)分析課件131復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)分析課件132復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)分析課件133夾層板的內(nèi)力矩夾層板的內(nèi)力矩134復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)分析課件135復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)分析課件136復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)分析課件137夾層板的內(nèi)力與應(yīng)變關(guān)系夾層板的內(nèi)力與應(yīng)變關(guān)系138[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[A]=[A](1)+[A](2)如果參考平面為夾層板139夾層板的力矩平衡方程作用在夾層板上的z向分布載荷夾層板的力矩平衡方程作用在夾層板上的z向分布載荷140對于面板為正交各向異性材料的夾層板對于面板為正交各向異性材料的夾層板141復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)分析課件142復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)分析課件143夾層板的彎曲控制方程夾層板的彎曲控制方程144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)力等如果給出邊界條件,就可以解出位移w與轉(zhuǎn)角,145第九Failuremode第九Failuremode146夾層結(jié)構(gòu)的破壞模式（1）夾層結(jié)構(gòu)破壞模式夾層結(jié)構(gòu)的（1）夾層結(jié)構(gòu)147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148復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)分析課件149復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)分析課件150復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)分析課件151復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)分析課件152復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)分析課件153起皺現(xiàn)象對稱反對稱起皺現(xiàn)象對稱反對稱154反對稱反對稱155復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)分析課件156整體屈服剪切面板起皺對稱反對稱整體屈服剪切面板起皺對稱反對稱157第十夾層結(jié)構(gòu)設(shè)計目的: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十夾層結(jié)構(gòu)設(shè)計目的:158夾層結(jié)構(gòu)的特點結(jié)構(gòu)特點力學(xué)材料上下表板薄而強承受軸向載荷,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,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,酚醛樹脂,聚銑亞胺夾層結(jié)構(gòu)的特點結(jié)構(gòu)特點力學(xué)材料上下表板薄而強承受軸向載荷,彎159夾層結(jié)構(gòu)設(shè)計原則總體原則在設(shè)計載荷作用下,滿足剛度與強度的要求1)表板的厚度要能夠承受設(shè)計載荷的拉壓載荷與面內(nèi)剪切載荷2)夾芯應(yīng)有足夠的強度,能夠承受設(shè)計載荷作用下的橫向剪力夾層結(jié)構(gòu)設(shè)計原則總體原則1)表板的厚度要能夠承受設(shè)計載荷的拉1603)夾芯的壓縮彈性模量和表板的抗壓強度足以防止表板在設(shè)計載荷下的起皺4)夾芯應(yīng)有足夠的彈性模量和抗壓強度,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,以滿足撓曲變形的設(shè)計要求夾層結(jié)構(gòu)設(shè)計原則3)夾芯的壓縮彈性模量和表板的抗壓強度足以防止表板在設(shè)計載荷1616)夾芯的厚度和剪切模量應(yīng)足夠大,防止受壓時夾層結(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)計原則6)夾芯的厚度和剪切模量應(yīng)足夠大,防止受壓時夾層結(jié)構(gòu)總體屈曲162◆在設(shè)計載荷下，面板的面內(nèi)應(yīng)力應(yīng)小于材料強度，或在設(shè)計載荷下，面板應(yīng)變小于設(shè)計許用應(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度，以及足夠的芯子與面板平拉強度；◆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度，同時還要考慮耐環(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題；◆對雷達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)計要求。（2）夾層結(jié)構(gòu)設(shè)計準則◆在設(shè)計載荷下，面板的面內(nèi)應(yīng)力應(yīng)小于材料強度，或在設(shè)計載荷163結(jié)構(gòu)設(shè)計的步驟：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)計計算方法）確定內(nèi)力及支反力。第三步：根據(jù)第二步的分析結(jié)果，按強度準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，再進行有限元應(yīng)力分析，并進行詳細的強度校核，檢查其強度。剛度和穩(wěn)定性是否滿足要求。重復(fù)第三至第四步，直至得到合適的設(shè)計結(jié)果。結(jié)構(gòu)設(shè)計的步驟：164夾層結(jié)構(gòu)細節(jié)（1）邊緣閉合設(shè)計邊緣閉合有兩種基本形式：面板折成斜面閉合，（如圖a）和邊緣連接件閉合（如圖b）。夾層結(jié)構(gòu)細節(jié)（1）邊緣閉合設(shè)計165（2）芯子增強設(shè)計

夾層結(jié)構(gòu)由于垂面載荷作用或強度、剛度要求等原因，芯子需要增強。一般采取充填樹脂膠、局部芯子加密、加入墊塊或成形件等辦法增強芯子，如下圖所示。（2）芯子增強設(shè)計166（3）防潮密封設(shè)計蜂窩夾層結(jié)構(gòu)防潮設(shè)計措施有以下兩點：◆復(fù)合材料面板表面涂密封劑，如H101～H103封孔劑，W06-2Ⅱ底漆和Wof-1Ⅱ面o漆；◆密封所有水分可能浸入蜂窩芯格的通道，密封措施如下圖所示。（3）防潮密封設(shè)計167（4）受側(cè)壓夾層板邊緣支持的設(shè)計建議夾層板受側(cè)壓作用，邊緣支持設(shè)計應(yīng)避免發(fā)生面板彎曲引起的平拉伸分層開裂，如圖a所示為不滿意設(shè)計。為此，應(yīng)在夾層板邊緣處將蜂窩削成斜面、面板閉合與支持結(jié)構(gòu)膠接連接，結(jié)合面承受剪切載荷，如圖b所示為滿意設(shè)計。（4）受側(cè)壓夾層板邊緣支持的設(shè)計建議168夾層梁的設(shè)計1)對于給定設(shè)計載荷和邊界條件的夾層梁,求最大彎距M與最大剪力Q2)確定表板的許用應(yīng)力[σf]3)計算單位寬度所要求的截面彎曲模量Z夾層梁的設(shè)計1)對于給定設(shè)計載荷和邊界條件的夾層梁,求最1694)按照質(zhì)量最小原則計算夾層梁的總厚度d和表板厚度t的初始比值５)根據(jù)Ｚ值和d/t的初始值確定夾層梁的總厚度d和表板厚度tf值

６)驗算表板應(yīng)力σf值

夾層梁的設(shè)計4)按照質(zhì)量最小原則計算夾層梁的總厚度d和表板厚度t的初始比1707)求夾芯厚度tc8)驗算表板應(yīng)力值

夾層梁的設(shè)計7)求夾芯厚度tc8)驗算表板應(yīng)力值夾層梁的設(shè)計1719)當剛度是主要設(shè)計要求時,則需要計算兩個剛度參數(shù)D與U夾芯縱向壓縮彈性模量表板的拉伸彈性模量表板的泊松比夾芯的剪切彈性模量9)當剛度是主要設(shè)計要求時,則需要計算兩個剛度參數(shù)D與U夾172用D與U計算撓度δ外載荷跨度與邊界條件有關(guān)如果計算撓度δ大于設(shè)計要求的值,則應(yīng)該增加夾芯厚度,或者采用剪切模量較大的夾芯材料用D與U計算撓度δ外載荷跨度與邊界條件有關(guān)如果計算撓度δ173受法向均布載荷的夾層平板設(shè)計適用于邊界條件為四邊簡支的矩型夾層平板邊長為a與b表板:準各向同性;各向異性:許用應(yīng)力取各方向中較小的值.夾芯:各向同性(泡沫)各向異性(蜂窩)平行于a邊的橫截面內(nèi)的剪切模量Gca平行于b邊的橫截面內(nèi)的剪切模量Gcb受法向均布載荷的夾層平板設(shè)計適用于邊界條件為四邊簡支的矩型夾1741)計算單位長度上的最大彎矩法向分布載荷短邊長2)根據(jù)選用的表板材料和鋪層材料,確定許用應(yīng)力[σ]f受法向均布載荷的夾層平板設(shè)計1)計算單位長度上的最大彎矩法向分布載荷短邊長2)根據(jù)選用的1753)由質(zhì)量最小關(guān)系式,求表板厚度與夾芯厚度表板許用應(yīng)力夾芯密度表板材料密度鋪層的單層厚度鋪層數(shù)受法向均布載荷的夾層平板設(shè)計3)由質(zhì)量最小關(guān)系式,求表板厚度與夾芯厚度表板許用應(yīng)力夾芯密1764)計算剛度參數(shù)不同表板相同表板表板泊訟比表板1,2的彈性模量表板1,2的厚度受法向均布載荷的夾層平板設(shè)計4)計算剛度參數(shù)不同表板相同表板表板泊訟比表板1,2的彈性模1775)計算板中心的最大彎矩短邊長邊板件單位寬度與單位長度的彎矩受法向均布載荷的夾層平板設(shè)計5)計算板中心的最大彎矩短邊長邊板件單位寬度與單位長度的彎矩1787)夾層板中的最大剪力發(fā)生在板長邊的中間位置A邊上剪力b邊上剪力剪應(yīng)力選擇適當?shù)膴A芯滿足上述要求受法向均布載荷的夾層平板設(shè)計7)夾層板中的最大剪力發(fā)生在板長邊的中間位置A邊上剪力b邊上1798)計算撓度若設(shè)計中對夾層板的撓度有要求則應(yīng)計算板的撓度:相同表板不同表板表板中心線之間的距離表板1與2的參數(shù)8)計算撓度相同表板不同表板表板中心線之間的距離表板1與2的180如果計算撓度δ大于設(shè)計要求的值,

則應(yīng)該增加夾芯厚度,或者增加表板厚度,滿足設(shè)計要求受法向均布載荷的夾層平板設(shè)計如果計算撓度δ大于設(shè)計要求的值,受法向181第五章夾層結(jié)構(gòu)設(shè)計

Designofsandwichstructure1夾層結(jié)構(gòu)的原理2夾層結(jié)構(gòu)的特點3夾層結(jié)構(gòu)的制造技術(shù)4蜂窩的工程彈性常數(shù)計算5夾層結(jié)構(gòu)的失效模式第五章夾層結(jié)構(gòu)設(shè)計

Designofsand182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、彎曲剛度與強度大、抗失穩(wěn)能力強、耐疲勞、吸音和隔熱等優(yōu)點。夾層結(jié)構(gòu)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。183復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)分析課件184復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)分析課件185復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)分析課件186復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)分析課件187

Asandwichpanel(12mmthickness)withanaluminiumfoamcoreandtwosteelfaceplates

Asandwichpanel(12mmthick188復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)分析課件189復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)分析課件190SwedenSweden191(a)TheBeechStarship(b)Voyager

(a)TheBeechStarship192復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)分析課件193一夾層結(jié)構(gòu)的原理

在航空、風力發(fā)電機葉片、體育運動器材、船舶制造、列車機車等領(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。一夾層結(jié)構(gòu)的原理在航空、風力發(fā)電機葉片194一夾層結(jié)構(gòu)的原理

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

荷載的施加方式對夾層結(jié)構(gòu)的影響和

夾層結(jié)構(gòu)對沖擊荷載的承受能力。一夾層結(jié)構(gòu)的原理在彎曲荷載下，195復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)分析課件196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，在使用過程中，一要滿足強度要求，二要滿足剛度的需要，夾層結(jié)構(gòu)得以發(fā)展的主要原因采用夾層結(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，夾197玻璃鋼材料的特點是強度高，模量低。因此，用單一的玻璃鋼材料制造梁板，滿足強度要求時，撓度往往很大，如果按允許撓度進行設(shè)計，則強度大大超過，造成浪費。只有采用夾層結(jié)構(gòu)形式進行設(shè)計，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)展的主要原因玻璃鋼材料的特點是強度高，模量低。夾層結(jié)構(gòu)得以發(fā)展的主要原因198夾層結(jié)構(gòu)分類夾層結(jié)構(gòu)的蒙皮和夾芯材料種類很多，如果用鋁、鈦合金做蒙皮和芯材，則稱為金屬夾層結(jié)構(gòu)；用玻璃鋼薄板，木質(zhì)膠合板和無機復(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。夾層結(jié)構(gòu)分類夾層結(jié)構(gòu)的蒙皮和夾芯材料種類很多，199夾層結(jié)構(gòu)的特點1)具有大的彎曲剛度/重量比,彎曲強度/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)對濕熱環(huán)境敏感,設(shè)計時要防潮密封5)面板對低能沖擊敏感6)修補困難夾層結(jié)構(gòu)的特點1)具有大的彎曲剛度/重量比,彎曲強度/重量比200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，以滿足不同的使用要求。

2夾層材料選擇面板時，主要考慮的是材料的剛度和強度，面板可選擇鋁、不銹鋼、玻璃鋼、天然石材201表1幾種常用板材重量剛性比較板材種類厚度(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)風壓300kgf/m^2風壓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鋁蜂窩板抗風壓力能力表1幾種常用板材重量剛性比較板材種類厚度(mm)彎曲剛度N202面板的鋪層方式面板的鋪層方式203夾心材料

選擇面板時，主要考慮的是材料的剛度和強度，但是對于芯材的選擇，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，面板能保持穩(wěn)定，夾心材料有時還必須承受一定的應(yīng)力。芯材主要承受的剪應(yīng)力，有時還存在壓應(yīng)力。夾心材料選擇面板時，主要考慮的是材料的剛度和強度，204芯子材料密度低，有足夠的強度和剛度；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，價格低。對于某些特殊構(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)遵循的原則有芯子材料密度低，有足夠的強度和剛度；芯子材料選擇應(yīng)遵循的原則205目前，主要的夾心材料有蜂窩材料，泡沫材料和木材目前，主要的夾心材料有蜂窩材料，泡沫材料和木材206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。

蜂窩材料

蜂窩材料主要有207

是一種強度／重量比最高的結(jié)構(gòu)材料，同時價格也比較便宜。根據(jù)不同的設(shè)計和制作工藝，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)場進行張拉。

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使用，由于這兩種材料都不是絕緣材料，會發(fā)生接觸腐蝕。對蜂窩材料作接觸腐蝕的內(nèi)部檢查成本很高。鋁蜂窩是一種強度／重量比最高的結(jié)構(gòu)材料，同時價格也比208通過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缺陷就是沒有“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，在沖擊荷載過后，恢復(fù)到原來的位置。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。鋁蜂窩通過敲擊可以初步檢查蜂窩材料的質(zhì)量和損壞情況。鋁蜂窩209

NOMEX蜂窩夾心材料是由芳綸紙浸酚醛樹脂制成，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，因為蜂窩的壁相對的要厚一些。

另外，因為NOMEX材料不導(dǎo)電，不存在接觸腐蝕的問題。但是和其它芳綸產(chǎn)品一樣，不能抵抗紫外線的侵蝕，使用時外部通常覆有面板，起到一定的防護作用。

在有阻燃要求的一些場合，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。

在航空領(lǐng)域，一些常見的使用NOMEX蜂窩的結(jié)構(gòu)有：機翼的前緣和尾翼，起落架艙門、其它各種艙門和整流罩。NOMEX蜂窩

NOMEX蜂窩夾心材料是由芳綸紙浸酚醛樹脂制成，210紙蜂窩普通紙蜂窩由于強度很低，吸水，不在復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)中使用。紙蜂窩普通紙蜂窩由于強度很低，吸水，不在復(fù)合材211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，但是航空公司還是在尋找其它更好的材料來代替，原因是蜂窩夾心材料在各種用途的使用過程中需要昂貴的維護費用。因為在一些特殊情況下，蜂窩會進水。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，會破壞相鄰的蜂窩孔隙。

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212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。泡沫材料聚合物泡沫是一種最常用的芯材。泡沫材料213聚氯乙烯PVC泡沫

聚氯乙烯PVC泡沫是一種閉孔泡沫。嚴格的講，它實際上是PVC和聚氨酯混合物，但常常都簡單的說成PVC泡沫。PVC泡沫具有綜合的靜力和動力性能，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，但是阻燃類型的PVC泡沫可以在具有防火嚴格要求的結(jié)構(gòu)中，例如列車。PVC泡沫耐苯，所以能夠和聚酯樹脂共同使用。

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，需要注意PVC泡沫在溫度升高時會釋放孔隙氣體。聚氯乙烯PVC泡沫

聚氯乙烯PVC泡沫是一種閉孔泡沫。214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。聚氯乙烯PVC泡沫

有兩種主要的PVC泡沫215

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，易于機械加工等主要優(yōu)點，但是因為力學(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脂同時使用，因為樹脂中含有的苯會溶化泡沫。

聚氨酯PU泡沫的力學(xué)性能表現(xiàn)一般，樹脂芯材的界面發(fā)生老化，導(dǎo)致面板剝離。作為結(jié)構(gòu)材料使用時，常常是用作構(gòu)件的加強筋或加勁肋。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。該類泡沫的使用溫度是150℃左右，同時吸聲性能好。泡沫的機械加工成形簡單。

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)216

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，盡管價位相對較高，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。由于能滿足嚴格的防火阻燃要求，適合在飛機和列車內(nèi)使用。

聚甲基丙烯酸亞胺PMI泡沫是德國德固賽公司生產(chǎn)，商標是ROHACELL?。在所有的泡沫中，相同密度的條件下對比，是強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脂和預(yù)浸料。PMI泡沫在適當?shù)母邷靥幚硪院?，能承?90℃的固化工藝對泡沫的尺寸穩(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。 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217其它泡沫材料PMI泡沫適用于多個領(lǐng)域，包括電子，運載火箭，航空，鐵路機車，船舶以及天線，雷達天線罩，體育器材等。目前在國外的主要應(yīng)用有：美國的Delta運載火箭的整流罩，日本三菱的Hll－A運載火箭的整流罩，日本新干線的火車頭，通用、西門子等公司的醫(yī)療床板，Vestas的風力發(fā)電機葉片，還有導(dǎo)彈、直升機和飛機項目。

丙烯腈一苯乙烯SAN泡沫，性能和韌性與增強后的交聯(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后的交聯(lián)PVC相比，抗沖擊性能因此也更好。和韌性增強的PVC不同，PVC是使用塑性劑來提高聚合物的韌性，而SAN泡沫是聚合物本身具有的韌性特點，不會發(fā)生老化。其它泡沫材料PMI泡沫適用于多個領(lǐng)域，包括電子，運載火箭，航218其它泡沫材料

在大多數(shù)應(yīng)用場合，可以用SAN泡沫代替線性PVC泡沫，因為SAN泡沫具有部分線性PVC的韌性和延伸率的同時，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，常見的SAN泡沫產(chǎn)品有ATCCore．Cell公司的A一系列泡沫。其它泡沫材料

在大多數(shù)應(yīng)用場合，可以用SAN泡219Foamcorematerial

PVC:PolyvinylchloridePMI:PolymethacrylimideFoamcorematerialPVC:PMI:220木材

木材可以看成是一種天然的蜂窩材料，因為它的微觀結(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，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，盡管可以進行各種各樣的化學(xué)處理，所有的木質(zhì)芯材還是會受到濕氣的影響，如果沒有被面材或樹脂密封的話，木質(zhì)芯材會發(fā)生腐爛。

木材

木材可以看成是一種天然的蜂窩材221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，抵抗在水面著陸時受到的重復(fù)的沖擊荷載。隨后，開始在海洋結(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，材料不會發(fā)生變形，在遇火時，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，巴薩木還能提供向上的浮力，其加工工具和設(shè)備簡單。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到100mm。針對真空袋、預(yù)浸料工藝或壓力基礎(chǔ)上的制造工藝藝過程，例如RTMI藝，這種板材可以預(yù)先采用樹脂涂覆。巴薩木的一個缺點是最小密度偏大，通常最小密度值大約是100kg／m3。但在層會的過程中，巴薩木還要吸收大量的樹脂。為了減少樹脂的吸收增加重量，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。

木材

端面巴薩木是最常用的木材芯材222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，保護木材芯層。

木材

另外一種常用作夾層結(jié)構(gòu)芯材223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紡布氈。厚度通常只有1一3mm厚，象層板中的一個層，在鋪設(shè)過程中，鋪層樹脂會浸潤無紡布氈。這樣樹脂代替孔隙以后，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，操作方便簡單。其它芯材材料

雖然通常這些材料不是真正意義上的224NOMEX、鋁蜂窩產(chǎn)品NOMEX、鋁蜂窩產(chǎn)品225BAMTRINRH型芳綸紙蜂窩芯材

常用規(guī)格/性能(Mpa)

規(guī)格

邊長密度

平面壓縮

縱向剪切

橫向剪切

強度

模量

強度

模量

強度

模量2.0-290.58/0.3820.60.218.92.0-481.63107.01.1637.80.6322.82.0-804.77241.31.5568.21.4435.73.0-481.81107.61.1536.90.7023.83.0-804.74219.02.5163.41.5841.04.0-320.8565.80.6121.80.4215.54.0-481.74117.71.5344.50.7421.84.0-643.01137.01.9145.11.1129.15.0-240.4942.70.4317.90.249.285.0-562.09128.61.645.40.9527.3BAMTRINRH型芳綸紙蜂窩芯材

常用規(guī)格/性能(Mp226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，其中板芯膠最為重要。膠粘劑膠粘劑2273玻璃鋼夾層結(jié)構(gòu)由于玻璃鋼夾層結(jié)構(gòu)的強度高，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、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3玻璃鋼夾層結(jié)構(gòu)由于玻璃鋼夾層結(jié)構(gòu)的強度高2283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