Композит с сэндвич-структурой - Sandwich-structured composite

Композитная сэндвич-панель, используемая для испытаний в НАСА

А композит с сэндвич-структурой особый класс композитные материалы Это сделано путем прикрепления двух тонких, но жестких оболочек к легкому, но толстому сердечнику. Материал сердечника обычно представляет собой материал с низкой прочностью, но его более высокая толщина обеспечивает многослойный композит с высокой прочностью. изгиб жесткость с общим низким плотность.

Открытые и закрытые ячейки пены подобно полиэфирсульфон поливинил хлорид, полиуретан, полиэтилен или же полистирол пены, бальзовое дерево, синтаксические пены, и соты обычно используются основные материалы. Иногда сотовую структуру заполняют другой пеной для дополнительной прочности. Открытые и закрытые ячейки металлическая пена также могут использоваться в качестве основных материалов.

Ламинаты из стекло или же углерод армированный волокном термопласты или в основном термореактивный полимеры (ненасыщенные полиэфиры, эпоксидные смолы...) широко используются в качестве материалов для кожи. Листовой металл в некоторых случаях также используется в качестве материала для кожи.

Сердечник прикреплен к обшивке с помощью клей или с металлическими компонентами пайка вместе.

Схема собранного многослойного композитного материала (A) и составляющих его лицевых панелей или обшивок (B) и сотового заполнителя (C) (альтернативно: пенопласт)

История

Краткое изложение важных разработок сэндвич-структур приводится ниже.[1]

Виды сэндвич-конструкций

Металлический композитный материал (MCM) представляет собой тип сэндвича, образованного из двух тонких слоев металла, прикрепленных к пластиковому сердечнику в непрерывном процессе под контролируемым давлением, теплом и напряжением.[3]

Переработанная бумага также теперь используется поверх переработанного крафт-сотового заполнителя с закрытыми ячейками, создавая легкий, прочный и полностью репульпируемый композитный картон. Этот материал используется для таких приложений, как дисплеи в торговых точках, перегородки, перерабатываемая офисная мебель, выставочные стенды и перегородки.

Для крепления различных панелей, помимо прочего, обычно используется переходная зона, которая представляет собой постепенное уменьшение высоты сердечника, пока две оболочки волокна не соприкоснутся. В этом месте можно произвести фиксацию с помощью болтов, заклепок или клея.

Что касается типа сердцевины и способа, которым сердцевина поддерживает обшивки, многослойные конструкции можно разделить на следующие группы: однородно поддерживаемые, локально поддерживаемые, регионально поддерживаемые, однонаправленные, двунаправленные.[4] Последняя группа представлена сотовая структура который, благодаря оптимальному соотношению производительности и веса, обычно используется в самых требовательных приложениях, включая аэрокосмический.

Свойства сэндвич-конструкций

Прочность композитного материала во многом зависит от двух факторов:

  1. Внешние скины: Если сэндвич поддерживается с обеих сторон, а затем подвергается нагрузке с помощью направленной вниз силы в середине балки, то изгибающий момент вносит в материал поперечные силы. Силы сдвига приводят к растяжению нижней обшивки и сжатию верхней обшивки. Основной материал разделяет эти две оболочки. Чем толще материал сердечника, тем прочнее композит. Этот принцип работает примерно так же, как Двутавровая балка делает.[5]
  2. Интерфейс между ядром и кожей: Поскольку напряжения сдвига в композитном материале быстро изменяется между ядром и кожей, клеевой слой также испытывает некоторую степень сдвига. Если адгезионная связь между двумя слоями слишком слабая, наиболее вероятным результатом будет расслоение.

Применение сэндвич-конструкций

Композитная сотовая структура сопла вертолета

Сэндвич-конструкции могут широко применяться в сэндвич-панели, эти виды панелей могут быть разных типов, например, сэндвич-панели FRP, алюминиевая композитная панель Армированная полиэфиром композитная сотовая панель (сэндвич-панель) из армированного полиэфиром пластика, многоосного высокопрочного стекловолокна и сотовой панели из полипропилена в специальной форме с противоскользящим рисунком протектора в процессе адсорбции, агглютинации и затвердевания в вакууме при постоянной температуре.

Теория

Основная статья: Теория сэндвичей

Теория сэндвичей[6][7] описывает поведение луч, пластина, или же ракушка который состоит из трех слоев - двух лицевых листов и одного сердечника. Наиболее часто используемая теория сэндвичей: линейный и является расширением первого порядка теория пучка. Теория линейного локального изгиба многослойной конструкции важна для проектирования и анализа многослойных плит или сэндвич-панели, которые используются в строительстве, автомобилестроении, авиастроении и холодильной технике.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ EconHP Holding - История без Flash /index.php В архиве 2011-07-18 на Wayback Machine. Econhp.de. Проверено 6 сентября 2012.
  2. ^ Катлер, Джон Генри; Коппель, Иван; Либер, Джереми. Понимание конструкции самолета. Blackwell Publishing Limited. п. 14. ISBN  1-4051-2032-0.
  3. ^ Фланаган, Джим (2007). «Область строительных возможностей, созданных с помощью MCM и изолированных металлических панелей». Новости металлоконструкций. 28 (10).
  4. ^ «Классификация сэндвич-панелей (по типу сердечника)». EconCore.com. Получено 2014-10-07.
  5. ^ Гир, Джеймс М (2004). Механика материалов. Томсон Брукс / Коул. С. 393–463. ISBN  0-534-41793-0.
  6. ^ Plantema, F, J., 1966, Сэндвич-конструкция: изгиб и продольный изгиб многослойных балок, пластин и оболочек, Джон Уайли и сыновья, Нью-Йорк.
  7. ^ Зенкерт, Д., 1995, Введение в сэндвич-конструкцию, Engineering Materials Advisory Services Ltd, Великобритания.

внешняя ссылка