stringtranslate.com

Композит сэндвич-структуры

Композитная сэндвич-панель, использованная для испытаний в НАСА

В материаловедении композит с сэндвич-структурой представляет собой особый класс композитных материалов , который изготавливается путем прикрепления двух тонких, но жестких оболочек к легкому, но толстому сердечнику. Материал сердцевины обычно имеет низкую прочность, но его большая толщина обеспечивает сэндвич-композиту высокую жесткость на изгиб при общей низкой плотности .

Пенопласты с открытой и закрытой ячеистой структурой, такие как полиэфирсульфон , поливинилхлорид , полиуретан , пенополиэтилен или полистирол , пробковое дерево , синтаксические пенопласты и соты , являются обычно используемыми материалами сердцевины. Иногда сотовую структуру наполняют другими пенопластами для придания большей прочности. В качестве основного материала также можно использовать металлическую пену с открытыми и закрытыми порами .

В качестве обшивочных материалов широко используются ламинаты из термопластов , армированных стекловолокном или углеродным волокном , или, главным образом, термореактивных полимеров ( ненасыщенные полиэфиры , эпоксидные смолы ...). В некоторых случаях в качестве материала обшивки также используется листовой металл .

Сердечник прикрепляется к оболочкам с помощью клея или с помощью металлических компонентов путем пайки .

Схема собранного композитного сэндвича (А) и составляющих его лицевых листов или обшивок (В) и сотовой сердцевины (С) (альтернативно: пенопластовая сердцевина)

История

Ниже представлен краткий обзор важных разработок в области сэндвич-структур. [1]

Виды сэндвич-конструкций

Металлический композитный материал (МКМ) представляет собой тип сэндвича, образованного из двух тонких металлических слоев, соединенных с пластиковым сердечником в непрерывном процессе под контролируемым давлением, нагревом и напряжением. [3]

Переработанная бумага теперь также используется поверх сотового заполнителя из переработанной крафт-бумаги с закрытыми порами, создавая легкий, прочный и полностью репульпируемый композитный картон. Этот материал используется для изготовления витрин для торговых точек, перегородок, офисной мебели, подходящей для вторичной переработки, выставочных стендов, перегородок для стен и террасных досок. [4]

Для крепления различных панелей, среди других решений, обычно используется переходная зона, которая представляет собой постепенное уменьшение высоты сердцевины до тех пор, пока две оболочки волокон не соприкоснутся. В этом месте фиксация может производиться с помощью болтов, заклепок или клея.

В зависимости от типа сердцевины и способа, которым ядро ​​поддерживает оболочки, сэндвич-структуры можно разделить на следующие группы: с однородной опорой, с локальной опорой, с региональной опорой, с однонаправленной опорой, с двунаправленной опорой. [5] Последняя группа представлена ​​сотовой структурой , которая благодаря оптимальному соотношению производительности и веса обычно используется в наиболее требовательных приложениях, включая аэрокосмическую промышленность .

Свойства сэндвич-конструкций

Прочность композиционного материала во многом зависит от двух факторов:

  1. Наружные обшивки: если сэндвич поддерживается с обеих сторон, а затем подвергается напряжению посредством направленной вниз силы в середине балки, то изгибающий момент создаст в материале силы сдвига. Силы сдвига приводят к растяжению нижней обшивки и сжатию верхней обшивки. Основной материал разделяет эти две оболочки. Чем толще материал сердцевины, тем прочнее композит. Этот принцип работает во многом так же, как и двутавровая балка . [6]
  2. Интерфейс между сердцевиной и оболочкой. Поскольку напряжения сдвига в композитном материале быстро изменяются между сердцевиной и оболочкой, клейкий слой также испытывает некоторую степень сдвигающей силы. Если клеевое соединение между двумя слоями слишком слабое, наиболее вероятным результатом будет расслоение. Нарушение интерфейса между обшивкой и ядром является критическим и наиболее распространенным видом повреждения. Склонность этого повреждения к распространению через границу раздела или погружению в обшивку или сердцевину определяется сдвиговой составляющей. [7]

Применение сэндвич-конструкций

Композитная сотовая структура сопла вертолета.

Сэндвич-конструкции могут широко использоваться в сэндвич-панелях различных типов, таких как сэндвич-панели из FRP, алюминиевые композитные панели и т. Д. Композитная сотовая панель из FRP, армированная полиэстером (сэндвич-панель), изготовлена ​​из армированного полиэфиром пластика, многоосного высокопрочного стекловолокна. и сотовая панель из ПП в специальной противоскользящей форме с рисунком протектора в процессе вакуумной адсорбции, агглютинации и затвердевания при постоянной температуре.

Теория

Сэндвич-теория [8] [9] описывает поведение балки , пластины или оболочки , состоящей из трех слоев — двух лицевых листов и одного сердечника. Наиболее часто используемая сэндвич-теория является линейной и является расширением теории пучков первого порядка . Теория линейного локального выпучивания сэндвичей важна для проектирования и анализа сэндвич-панелей или сэндвич-панелей , которые используются в строительстве зданий, автомобилестроении, самолетостроении и холодильной технике.

Смотрите также

Викискладе есть медиафайлы, связанные с композитными сотами .

Рекомендации

  1. ^ EconHP Holding – История без Flash /index.php. Архивировано 18 июля 2011 г. на Wayback Machine . Econhp.de. Проверено 6 сентября 2012 г.
  2. ^ Катлер, Джон Генри; Коппель, Иван; Либер, Джереми (10 февраля 2006 г.). Понимание конструкции самолета . Блэквелл Паблишинг Лимитед. п. 14. ISBN 1-4051-2032-0.
  3. ^ Фланаган, Джим (2007). «Сфера строительных возможностей, создаваемых MCM и изолированными металлическими панелями». Новости металлостроения . 28 (10).
  4. ^ "WPC Terrassendielen" (на немецком языке). 1 января 2023 г.
  5. ^ «Классификация сэндвич-панелей (по типу сердцевины)» . EconCore.com . Проверено 7 октября 2014 г.
  6. ^ Гир, Джеймс М. (2004). Механика материалов . Томсон Брукс/Коул. стр. 393–463. ISBN 0-534-41793-0.
  7. ^ Сасиндран, Вишну (2017). Характеристика разрушения и анализ несвязанных сэндвич-композитов. Технический университет Дании. ISBN 978-87-7475-524-1.
  8. ^ Плантема, Ф. Дж., 1966, Сэндвич-конструкция: изгиб и коробление сэндвич-балок, пластин и оболочек , Джон Уайли и сыновья, Нью-Йорк.
  9. ^ Ценкерт, Д., 1995, Введение в сэндвич-конструкцию , Engineering Materials Advisory Services Ltd, Великобритания.

Внешние ссылки