Kompozyt o strukturze kanapkowej

Kompozytowy panel o strukturze warstwowej używany do testów w NASA

Kompozyt o strukturze kanapkowej to specjalna klasa materiałów kompozytowych , która jest wytwarzana przez przymocowanie dwóch cienkich, ale sztywnych powłok do lekkiego, ale grubego rdzenia. Materiał rdzenia jest zwykle materiałem o niskiej wytrzymałości, ale jego większa grubość zapewnia kompozytowi warstwowemu dużą sztywność zginania przy ogólnej niskiej gęstości .

Powszechnie stosowanymi materiałami rdzeniowymi są pianki o otwartej i zamkniętej strukturze komórkowej, takie jak polieterosulfonowy polichlorek winylu , pianki poliuretanowe , polietylenowe lub polistyrenowe , drewno balsa , pianki syntaktyczne i plastry miodu . Czasami struktura plastra miodu jest wypełniona innymi piankami w celu zwiększenia wytrzymałości. Pianka metalowa o otwartych i zamkniętych komórkach może być również stosowana jako materiał rdzenia.

Laminaty z tworzyw termoplastycznych wzmacnianych włóknem szklanym lub węglowym lub głównie z polimerów termoutwardzalnych ( nienasycone poliestry , żywice epoksydowe ...) są szeroko stosowane jako materiały naskórkowe. W niektórych przypadkach blacha jest również używana jako materiał poszycia.

Rdzeń jest łączony z powłokami za pomocą kleju lub elementów metalowych poprzez lutowanie .

Schemat złożonej kanapki kompozytowej (A) i jej składowych arkuszy wierzchnich lub powłok (B) i rdzenia o strukturze plastra miodu (C) (alternatywnie: rdzeń piankowy)

Historia

Podsumowanie ważnych zmian w strukturach warstwowych podano poniżej.

Rodzaje struktur warstwowych

Metalowy materiał kompozytowy (MCM) to rodzaj kanapki utworzonej z dwóch cienkich warstw metalu połączonych z rdzeniem z tworzywa sztucznego w procesie ciągłym pod kontrolowanym ciśnieniem, ciepłem i napięciem.

Papier makulaturowy jest teraz również używany na rdzeniu o strukturze plastra miodu z recyklingu o zamkniętych komórkach, tworząc lekką, mocną iw pełni nadającą się do ponownego roztwarzania płytę kompozytową. Materiał ten jest używany do takich zastosowań, jak ekspozycje w punktach sprzedaży, przegrody, meble biurowe nadające się do recyklingu, stoiska wystawowe, ścianki działowe i deski tarasowe.

Do mocowania różnych paneli, oprócz innych rozwiązań, zwykle stosuje się strefę przejściową, która polega na stopniowym zmniejszaniu wysokości rdzenia, aż do zetknięcia się dwóch warstw włókien. W tym miejscu mocowanie można wykonać za pomocą śrub, nitów lub kleju.

Ze względu na rodzaj rdzenia oraz sposób podparcia poszycia przez rdzeń, konstrukcje przekładkowe można podzielić na następujące grupy: jednorodnie podparte, lokalnie podparte, regionalnie podparte, jednokierunkowo podparte, dwukierunkowo podparte. Ta ostatnia grupa to modele o strukturze plastra miodu , które dzięki optymalnemu stosunkowi osiągów do masy są zwykle wykorzystywane w najbardziej wymagających zastosowaniach, w tym w przemyśle lotniczym .

Właściwości struktur warstwowych

Wytrzymałość materiału kompozytowego zależy w dużej mierze od dwóch czynników:

  1. Zewnętrzne poszycie: Jeśli warstwa warstwowa jest podparta z obu stron, a następnie naprężona siłą skierowaną w dół w środku belki, wówczas moment zginający wprowadzi siły ścinające do materiału. Siły ścinające powodują rozciąganie dolnej warstwy i ściskanie górnej warstwy. Materiał rdzenia oddziela te dwie warstwy od siebie. Im grubszy materiał rdzenia, tym mocniejszy kompozyt. Zasada ta działa w taki sam sposób jak dwuteownik .
  2. Interfejs między rdzeniem a skórą: Ponieważ naprężenia ścinające w materiale kompozytowym zmieniają się szybko między rdzeniem a skórą, warstwa adhezyjna również podlega pewnym siłom ścinającym. Jeśli połączenie adhezyjne między dwiema warstwami jest zbyt słabe, najbardziej prawdopodobnym skutkiem będzie rozwarstwienie. Awaria interfejsu między skórą a rdzeniem jest krytycznym i najczęstszym trybem uszkodzenia. Skłonność tego uszkodzenia do rozprzestrzeniania się przez interfejs lub zanurzania się w skórze lub rdzeniu jest regulowana przez składową ścinania.

Zastosowanie konstrukcji warstwowych

Kompozytowa struktura plastra miodu dyszy helikoptera

Struktury warstwowe mogą być szeroko stosowane w płytach warstwowych , z różnymi typami, takimi jak płyta warstwowa FRP, aluminiowy panel kompozytowy itp. Kompozytowy panel kompozytowy o strukturze plastra miodu wzmocniony poliestrem FRP (panel warstwowy) jest wykonany z tworzywa sztucznego wzmocnionego poliestrem, wieloosiowego włókna szklanego o wysokiej wytrzymałości oraz panel PP o strukturze plastra miodu w specjalnej antypoślizgowej formie bieżnika w procesie adsorpcji próżniowej w stałej temperaturze, aglutynacji i zestalania.

Teoria

Główny artykuł: teoria kanapki

Teoria warstwowa opisuje zachowanie belki , płyty lub powłoki , która składa się z trzech warstw - dwóch arkuszy czołowych i jednego rdzenia. Najczęściej stosowana teoria kanapkowa jest liniowa i stanowi rozszerzenie teorii wiązki pierwszego rzędu . Teoria liniowych lokalnych wyboczeń warstwowych ma znaczenie przy projektowaniu i analizie płyt warstwowych lub paneli warstwowych , które są wykorzystywane w budownictwie, budowie pojazdów, budowie samolotów i inżynierii chłodniczej.

Zobacz też

Linki zewnętrzne

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Sandwich-structured_composite&oldid=1138859362 ”