鋁蜂窩板的力學(xué)性能指標(biāo)

在鋁蜂窩板的各項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)中，其面外壓縮性能和彎曲性能是尤其重要的。

1、鋁蜂窩板的平壓性能

許多專家學(xué)者對(duì)鋁蜂窩板的平壓性能進(jìn)行了分析與研究后得出結(jié)論：鋁蜂窩板的壓縮變形主要由蜂窩壁板的軸向變形來(lái)承擔(dān)，其壓縮過(guò)程都會(huì)經(jīng)歷彈性變形、彈性屈曲、塑性屈曲、蜂窩芯大變形( 也稱密實(shí)強(qiáng)化或折疊) 階段，但是壓縮過(guò)程的各階段又因蜂窩材料和制造工藝不同而有所不同。若鋁蜂窩板采用膠結(jié)法制備，則在彈性變形階段會(huì)發(fā)生蜂窩芯-面板膠的彈性失穩(wěn)，采用釬焊法制備則只有蜂窩芯的彈性變形。經(jīng)歷彈性變形階段后，若蜂窩結(jié)構(gòu)由合成橡膠等彈性材料制成，則其孔壁產(chǎn)生彈性屈曲，在應(yīng)力-應(yīng)變曲線上出現(xiàn)一個(gè)長(zhǎng)的、幾乎是平坦的平臺(tái)。

若蜂窩結(jié)構(gòu)由鋁合金等塑性材料制成，蜂窩壁板則產(chǎn)生塑性屈曲或軸向屈服;若孔壁由蠕變材料制成，則蜂窩結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生蠕變;而若其由脆性材料制成，則它會(huì)以脆性方式發(fā)生壓碎和斷裂。大連交通大學(xué)的迎春分別對(duì)鎂芯蜂窩板和鋁芯蜂窩板的承壓力學(xué)性能進(jìn)行研究，結(jié)果表明：蜂窩板的壓縮強(qiáng)度主要取決于蜂窩芯的壓縮強(qiáng)度，通過(guò)增加芯材的厚度或提高其材料特性可提高鋁蜂窩板的壓縮強(qiáng)度。另外，井玉安通過(guò)對(duì)Q215普碳鋼蜂窩夾芯板的面外壓縮實(shí)驗(yàn)進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，在影響蜂窩力學(xué)性能的結(jié)構(gòu)參數(shù)中，以胞壁厚度對(duì)初始?jí)嚎s強(qiáng)度和峰值抗壓強(qiáng)度的影響最大，胞壁邊長(zhǎng)的影響次之，而面板和夾芯厚度的影響最小。

2、鋁蜂窩板的彎曲性能

鋁蜂窩板在很多情況下要承受彎曲載荷，且由于壁板在彎曲載荷下，有受壓區(qū)，也有受拉區(qū)，受力情況較為復(fù)雜，所以研究鋁蜂窩板在彎曲載荷下的響應(yīng)也是很有必要的。徐朝陽(yáng)對(duì)木質(zhì)蜂窩夾芯材料的力學(xué)性能進(jìn)行研究后指出蜂窩板彎曲時(shí)往往出現(xiàn)芯部剪切屈曲、芯部剪切破壞、面板屈曲和面板屈服這四種典型的破壞模式，但迎春對(duì)膠結(jié)鎂芯蜂窩板的彎曲性能進(jìn)行研究卻發(fā)現(xiàn)鎂芯蜂窩板在面板膠層脫膠后便無(wú)法繼續(xù)承載，而沒有出現(xiàn)木質(zhì)蜂窩板的面板屈曲和屈服，這主要是由于蜂窩面板用膠的膠結(jié)強(qiáng)度遠(yuǎn)低于鎂蜂窩芯的剪切極限程度造成的。

所以，通過(guò)提高膠結(jié)劑的性能也能夠在一定程度上提高鋁蜂窩板的彎曲承載性能，但是畢竟膠結(jié)劑性能的提高有一定限度，遠(yuǎn)不如釬焊形成的牢固的冶金結(jié)合強(qiáng)度高。另外，鋁蜂窩板的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)其彎曲性能也有明顯影響，蜂窩芯壁厚和蜂窩孔邊長(zhǎng)的比值對(duì)彎曲性能有明顯影響，隨著此比值增大，彎曲強(qiáng)度和剛度都增大，且彎曲強(qiáng)度的增加更加顯著;蜂窩芯高度對(duì)壓縮性能和彎曲性能影響相反，蜂窩芯越高，彎曲性能越好但壓縮性能較差。所以，可以通過(guò)選擇合適的蜂窩結(jié)構(gòu)尺寸和利用釬焊代替膠結(jié)來(lái)提高其承彎特性。

3、鋁蜂窩板的其他力學(xué)性能

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及數(shù)值仿真技術(shù)的快速發(fā)展，專家對(duì)鋁蜂窩板的側(cè)壓、沖擊力學(xué)性能以及其在有限元仿真時(shí)的靜力和動(dòng)力分析模型的建立等方面的研究有所關(guān)注?？偠灾?，今后對(duì)金屬鋁蜂窩板的研究范圍會(huì)越來(lái)越廣泛，從而研制出應(yīng)用范圍更廣、整體性能更優(yōu)的鋁蜂窩板。

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