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·夹层结构的介绍
·夹层结构的特点
·夹层结构的制造工艺
 
 
夹层结构是一种层合复合材料的特殊形式,它是由不同材料相互粘接组合,通过利用各个组分的性能特点达到整个系统组成的结构优势。
 
简单的夹层结构由三部分组成:面板,芯材和胶接,通过胶接在前面两个组分之间传递载荷。夹层结构能够达到的作用是通过让轻质、有一定厚度的芯材承受剪应力,同时将两个相对比较坚韧、薄的承载面板隔开。这和工字梁的肋板将上下缘隔开的道理几乎是一样的。芯材和肋板充担相同的结构功能,即承受横向载荷。当然芯材是承受各个方向的横向载荷,但是肋板只能承受梁方向内的横向载荷。这样,通过增加芯材的重量,通常也就是几个百分点,大大提高结构承载能力。
 
夹层结构中不同部分的功用可以总结为:
面板承受拉伸和压缩弯矩,芯材承受横向载荷,即剪切应力。
因此,夹层结构最重要的结构性能常常是关乎芯材的性能,尤其是剪切性能。
 
下表中的结构构造是常见的FRP铺层设计。可以看出,在弯曲刚度相近的情况下,夹层结构的重量比非夹层结构减轻很多。
 
表: 夹层结构及非夹层结构的重量对比
结构构造
质量/(kg/m2)
夹层结构:
一层815g/m2的无捻粗纱布
一层450g/m2的短切纤维毡
12.7mm厚度60kg/m3PVC泡沫芯材
一层450g/m2的短切纤维毡
一层815g/m2的无捻粗纱布
7.47
非夹层结构:
七层815g/m2的无捻粗纱布
六层450g/m2的短切纤维毡
20.90
  
作为夹层结构芯材,结构泡沫芯材是一种轻质、隔热、隔音、高比强度、绝缘的材料,具有广泛的用途,具有自身强大的优势。适合于任何要求重量轻,刚性大的结构材料的产品,如航天航空、船舶、轨道车辆、风电结构材料、运动器材、其他(卫星接收设备,医疗设备,电子设备)等。
 
由下图可见采用结构泡沫芯材作为夹层结构的芯材时,弯曲刚度和强度随芯材厚度增加而迅速增加,但重量增加较小。
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