三明治板
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三明治板,是三明治夾芯結構的板材形式,是一種特殊的複合材料結構類型。三明治板顧名思義,是將幾種不同材料以類似「三明治「的形式進行堆疊之後形成的板材,具有強度好、剛度好、重量較輕等特點。 夾芯結構,是一種特殊的複合材料結構類型,三明治夾芯結構是通過在重量輕而相對厚一點的芯材兩側貼上兩層薄而堅固又有剛度的面板所組成。三明治夾芯結構有着典型的輕重量、高剛性和高強度特徵。
介紹
[編輯]三明治板,是三明治夾芯結構的板材形式,是一種特殊的複合材料結構類型。 三明治板通常由5層組成:
- 最上和最下兩層(稱為面層)通常是較為堅硬的材料組成,用於抵抗壓縮和拉伸應力;
- 中間層稱為芯材,通常由密度較低且具有較好剪切應力的材料構成,用於防止面層向內或向外彎折;
- 在面層和芯材之間的兩層是膠合層,用於將芯材和面層粘合在一起,膠合層必須能承載剪切和拉伸應力。
三明治板的工作原理和工字鋼很類似。當三明治夾芯結構承受彎曲載荷時,面層承受了主要的平面壓縮和拉伸載荷,芯材則類似工字鋼的腹板,承受了主要的剪切應力。同工字鋼一樣,當兩個面層之間的距離增大時,三明治板就能獲得更大比例的剛度,而芯材因為具有較低的密度,即便增厚對整個材料的重量影響也較小,因此三明治板可以在具有高剛度的情況下依然保持較低的重量[1]。
三明治板因為具有良好的剛度、強度和較低的重量,且所用材料相對廉價,因此對控制成本及減少對環境的影響具有積極的作用,所以應用越來越廣泛。
常見的三明治板種類
[編輯]三明治板通常因為需求不同而採用不同的面層和芯材。 如船舶的船體要求具有良好的剛度、強度、防腐等性能,因此面層通常採用玻璃鋼、碳纖維等材料,而芯材通常採用AIREX PET泡沫芯材;如風機葉片因為直徑非常大(目前最大的風機葉片直徑為70m),因此要求風機葉片具有良好的強度、剛度和非常低的重量,且耐腐蝕、抗電機、壽命長等性能,所以風機葉片用三明治板面層常採用玻璃鋼或碳纖維材料,芯材常採用巴沙輕木(Baltek wood)。
參考文獻
[編輯]- ^ 張鐵亮. 衛星夾層結構分析與結構設計研究. 博士學位論文,南京航空航天大學,2012