復(fù)合材料是指兩種以上的異質(zhì)、異形、異性的材料,經(jīng)過復(fù)合而形成的新材料,它除保留原組分材料的主要特點外,還能通過復(fù)合效應(yīng)獲得原有組分材料所不具備的新的優(yōu)異性能。按其基本材料的不同,復(fù)合材料可分為聚合物(樹脂)基復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料和無機非金屬材料基復(fù)合材料三大類。
?航天、航空工程的飛行器對結(jié)構(gòu)質(zhì)量非常敏感,需要用輕質(zhì)高強的材料來制造。在飛機發(fā)展的近100年時間里、空間工程發(fā)展的50多年間,人們一直在尋找輕質(zhì)高強材料。20世紀40年代人們發(fā)現(xiàn)了玻璃纖維增強塑料,后來發(fā)展成先進復(fù)合材料,解決了材料的輕質(zhì)、高強問題。幾乎在同一時代,人們發(fā)現(xiàn)了夾層結(jié)構(gòu),創(chuàng)造出合理使用材料的結(jié)構(gòu)達到輕質(zhì)高強的要求。

當前工程上應(yīng)用的夾層結(jié)構(gòu),其基本構(gòu)造形式是由上下兩塊薄而強的面板和填在其中并與面板牢固連接起來的輕質(zhì)芯材所組成。用做面板的材料很多,如鋁、不銹鋼、復(fù)合材料層合板、膠合板、紙板等,按所使用芯材形式的不同有泡沫夾芯結(jié)構(gòu)、蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)和波紋夾芯結(jié)構(gòu)。隨著高分子合成材料的迅速發(fā)展,用做泡沫夾芯結(jié)構(gòu)的芯材主要是聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料、聚氯乙烯泡沫塑料,近年來又出現(xiàn)了聚丙烯、氯化或磺化聚乙烯、聚碳酸酯、聚四氟乙烯等泡沫塑料。
?夾層板可以看作是一種特殊形式的層合板,即在兩層板中間夾著一層輕質(zhì)的夾芯材料,這層夾芯具有一定的橫向剪切剛度。這種結(jié)構(gòu)由于把強度和橫量較大的材料配置在遠離截面形心的位置,故具有較大的抗彎剛度,因而多用作橫向載荷的抗彎構(gòu)件。薄板或復(fù)合材料層合板經(jīng)典理論的彎曲分析是建立在Kerchhoff直法線假設(shè)基礎(chǔ)之上,認為板的橫向剪切模量無窮大,故彎曲時橫向剪應(yīng)變?yōu)榱恪?/div>
解板的彎曲問題是建立在以下的幾個基本假設(shè)的基礎(chǔ)上:
1)變形前垂直于板中面的直線段,變形后仍為一垂直于彈性曲面的直線,且長度不變;
2)?橫向正應(yīng)力、切應(yīng)力與其他3個分量相比甚小,其所引起的變形可以不計;
3)板中面內(nèi)各點沒有平行于中面的位移;?
夾層結(jié)構(gòu)的面板,主要承受拉力和壓力,而芯子相當于腹板,主要承受彎曲時的剪力。因此在構(gòu)造上通常是用厚度較薄、強度高、剛度大的材料作為面板,而用密度小、厚度較大、有一定承剪能力的材料作為芯層,用膠接的方法把它們連接起來。夾層結(jié)構(gòu)的主要結(jié)構(gòu)特點是抗彎剛度大,可以在結(jié)構(gòu)質(zhì)量較小的情況下承受較大的彎曲載荷,即具有較高的抗彎剛度質(zhì)量比;良好的耐疲勞性能;構(gòu)件表面光滑平整,有良好的氣動表面,因而被廣泛地用于制造飛機和火箭的外部部件。
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