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    鋁蜂窩板力學性能的考究:三部分明晰!

    2021-4

     一、鋁蜂窩板的平板壓縮性能

      許多專家學者對鋁蜂窩板的平板壓縮性能進行了分析和研究,得出結論:板的變形壓縮主要由蜂窩板的軸向變形方式來承擔,其壓縮過程會經歷彈性變形、彈性屈曲、塑性變形等,蜂窩芯的塑性屈曲、大變形(又稱密集強化或折疊)然而,壓縮過程的每個階段都因蜂窩材料和制造工藝的不同而不同。采用膠結法制備鋁蜂窩板時,蜂窩芯板膠粘劑在彈性變形階段會發生彈性失穩,而釬焊時只會發生蜂窩芯的彈性變形。在彈性變形階段后,如果蜂窩結構由合成橡膠等彈性材料制成,孔壁會產生彈性屈曲,應力應變曲線上會出現一個長而幾乎平坦的平臺。

      如果蜂窩結構由鋁合金等塑料材料制成,蜂窩板將產生塑性屈曲或軸向屈服;如果孔壁由蠕變材料制成,蜂窩結構將產生蠕變;如果蜂窩結構由脆性材料制成,蜂窩板將以脆性的方式擠壓斷裂。大連交通大學迎春分校分別對鎂芯蜂窩和鋁芯蜂窩的力學性能進行了研究。結果表明,蜂窩的抗壓強度主要取決于蜂窩芯的抗壓強度。通過增加鋁蜂窩芯的厚度或改善其材料性能,可以提高鋁蜂窩的抗壓強度。另外,通過對Q215普通碳鋼蜂窩夾芯板的平面外壓縮試驗,靖遠發現胞壁厚度對初始抗壓強度和峰值抗壓強度的影響較大,其次是胞壁邊長,面板厚度和夾層厚度的影響較小。

      二、鋁蜂窩板的彎曲性能

      鋁蜂窩板在很多情況下都要承受彎曲載荷,而且由于墻板在彎曲載荷作用下有壓縮區和拉伸區,受力情況比較復雜,因此有必要對鋁蜂窩板在彎曲載荷作用下的響應進行研究。徐朝陽在研究了木質蜂窩夾芯材料的力學性能后指出,蜂窩板彎曲有四種典型的破壞模式,包括芯部剪切屈曲、芯部剪切破壞、面板屈曲和面板屈服。然而,迎春市對膠結鎂蜂窩板的彎曲性能進行了研究,發現鎂蜂窩板在面板膠層脫膠后不能繼續承受載荷,且不存在滲漏,現有木質蜂窩板屈曲屈服的主要原因是其膠合強度用于蜂窩板的膠粘劑遠低于鎂蜂窩芯的剪切上限。

      因此,通過提高粘結劑的性能,也可以在一定程度上提高鋁蜂窩板的抗彎承載力,但畢竟粘結劑性能的提高有一定的局限性,遠遠小于釬焊形成的強冶金結合強度。此外,鋁蜂窩板的結構參數對其彎曲性能也有明顯影響,蜂窩芯壁厚與蜂窩孔邊長之比對其彎曲性能有明顯影響。隨著該比值的增加,復合材料的抗彎強度和剛度增加,抗彎強度的提高更為顯著;蜂窩芯的高度越高,復合材料的抗彎性能越好,但壓縮性能較差。因此,選擇合適的蜂窩結構尺寸,用釬焊代替滲碳可以提高蜂窩的彎曲性能。

      三、鋁蜂窩板的其它力學性能

      隨著科學技術的發展和數值模擬技術的飛速發展,對鋁蜂窩板側壓力和沖擊力學性能的研究,以及有限元模擬中靜、動態分析模型的建立,引起了專家們的重視??傊?,今后鋁蜂窩板的研究范圍將越來越廣,以期開發出應用范圍更廣、綜合性能更好的鋁蜂窩板。


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