纸蜂窝夹芯复合板材静态缓冲性能研究

目的为了新型纸蜂窝夹芯复合板材在运输包装中的推广应用,对新型泡状纸蜂窝夹芯复合板和纸蜂窝夹芯复合平板的缓冲性能和吸能特性进行研究。方法主要通过静态压缩实验,研究不同芯高的纸蜂窝结构类板材的应力-应变曲线、总能量吸收图、单位体积能量吸收图和缓冲系数-应变曲线,分析结构和芯高对板材静态压缩性能的影响。结果数据表明同种芯高的板材,纸蜂窝夹芯复合平板的应力峰值稍高;纸蜂窝夹芯复合平板的能量吸收、单位体积能量吸收最好;泡状纸蜂窝夹芯板由于泡结构的作用,缓冲性能大大增强。结论纸蜂窝夹芯复合平板的平压强度最好,而泡状纸蜂窝夹芯复合板的缓冲性能优于同等结构的蜂窝纸板,2种板材都有很好的应用前景。     

钢质蜂窝夹芯复合板的开发和应用

系统介绍了蜂窝夹芯复合板的结构、性能特点及应用,综述了蜂窝夹芯复合板的生产方法,提出了钢质蜂窝夹芯复合板的概念,简要阐述了钢质蜂窝夹芯复合板的优点,并展望了其发展方向和应用前景.     

蜂窝包装材料及其构件

所谓蜂窝材料,指的是一种蜂窝状结构的夹芯制成的夹层板。夹层板的种类很多,譬如瓦楞纸板就是一种夹层板,它的夹芯是瓦楞型纸芯,呈波纹状,在夹芯的两面粘贴纸板,而蜂窝纸板则是以蜂窝状纸芯作为中间夹层,两面粘贴纸板。     

夹芯结构的设计及制备现状

由于夹芯结构具有比强度高、比模量大等众多优点,目前被广泛应用在航空航天等领域.从面板、芯子和面芯界面加强技术等三个方面对夹芯结构的设计和制备现状进行了介绍.重点对蜂窝夹芯结构、泡沫夹芯结构、点阵夹芯结构、格栅夹芯结构和整体夹芯结构等的设计和制备工艺以及为了提高面芯界面结合强度而不断被提出的包括Z-Pin,Stitch和Embedding等在内的面芯界面增强工艺进行了较为系统的介绍.     

蜂窝纸芯成型工艺的改进研究

鉴于现有蜂窝纸芯成型工艺存在很多不足,设计了一种改进工艺。该改进工艺结合了缠绕式和叠层式纸芯成型工艺的优点,避免了这两种常用工艺的不足,既可以减少生产过程中原纸材料的浪费,生产出高抗压能力的蜂窝纸芯,又有很好的生产效率。该改进工艺对蜂窝纸芯的生产具有重要的现实意义。     

纸蜂窝夹层板主共振频率的影响因素

目的 研究芯层结构因素和静应力因素对纸蜂窝夹层板-质量系统主共振频率的影响。方法 采用正弦振动试验测试纸蜂窝夹层板-质量系统的振动传递特性,分析不同静应力作用下不同蜂窝芯的纸蜂窝夹层板-质量系统的主共振频率变化规律。结果 纸蜂窝夹层板-质量系统的主共振频率在150~350 Hz之间;蜂窝芯结构及芯层材料影响纸蜂窝夹层板的刚性,从而影响系统的主共振频率;载荷质量变化引起静应力的变化,也会影响系统的主共振频率。主共振频率均随蜂窝胞元边长、纸板厚度、芯纸定量及静应力的增大而降低。结论 可为纸蜂窝夹层板的振动传递特性研究提供基础,有助于不同材质蜂窝夹层板的优化设计。     

芳纶纤维增韧碳纤维增强环氧树脂复合材料-铝蜂窝夹芯结构界面性能和增韧机制

研究了低密度芳纶短纤维(AF)对碳纤维增强环氧树脂复合材料(CF/EP)-铝蜂窝夹芯结构的界面增韧效果和增韧机制.制备了复合材料夹芯梁,将6 mm长度的AF制成絮状纤维薄层用于夹芯梁界面层的增韧,并采用非对称双悬臂梁实验对增韧和未增韧夹芯梁进行了界面断裂韧性的测量.相比于未增韧夹芯梁试件,增韧试件的平均临界能量释放率提...     

木质蜂窝夹芯包装材料抗弯性能研究

根据夹层结构原理,就木质蜂窝夹芯材料抗弯性能进行研究,同时根据三点外伸梁和简支梁原理对夹芯结构的抗弯刚度进行了理论分析.结果表明:木质蜂窝夹芯材料的抗弯性能较原蜂窝纸板大大提高,给出的木质蜂窝夹芯材料抗弯刚度的近似公式可以预测夹芯结构的刚度.木质蜂窝夹芯材料作为一种具有良好性能的绿色包装材料,将会有很好的应用前景.     

基于FEM的不规则纸芯结构的蜂窝纸压缩性能分析

针对蜂窝纸芯存在不规则结构参数的现状,提出了不规则结构参数对蜂窝纸静态压缩力学性能的影响.调查蜂窝纸芯结构现状的基础上引入蜂窝纸芯的成型原理,介绍蜂窝纸静态压缩的4个阶段.建立具有不同胶边值的蜂窝纸模型,分析蜂窝纸在有限元软件中成型过程,并完成各蜂窝纸的分析与比较.最后得到相应结论,有利于进一步分析蜂窝纸板性能和上胶设备的改进.     

格栅-蜂窝混式芯体夹芯结构的低速冲击性能

针对传统复合材料夹芯结构抗冲击性能差的缺陷,提出一种格栅-蜂窝混式芯体,并对其低速冲击性能进行了研究.采用半球头式落锤冲击实验平台对碳纤维铝蜂窝夹芯结构的低速冲击响应进行研究;其次基于蜂窝非线性本构与完美界面假设,建立了碳纤维铝蜂窝夹芯板低速冲击仿真模型,实验与仿真结果吻合良好;最后对不同冲击位置和冲击角度下格栅-蜂窝...     

Study of Debond Fracture Toughness of Sandwich Composites with Metal Foam Core

Two types of experiments were designed and performed to evaluate the adhesive bond in metal foam composite sandwich structures.The tensile bond strength of face/core was determined through the flatwise tensile test (FWT).The test results show that the interfacial peel strength is lower than the interlaminar peel strength in FWT test.The mode I interfacial fracture toughness(GIC)of sandwich structures containing a pre-crack on the upper face/core interface is determined by modified cracked sandwich beam(MCSB...     

航空航天轻质复合材料壳体结构研究进展

轻质复合材料壳体结构具有轻质、高强及可设计性等优点,被广泛地应用在航空航天结构中。轻质复合材料壳体结构包含网格壳体结构、加筋壳体结构和夹芯壳体结构。本文首先针对这几种轻质复合材料壳体结构从制备方法到力学性能表征方面进行概述,制备方法主要包括纤维缠绕工艺、模压工艺和嵌锁组装工艺等,力学性能方面包含失效模式、动力学性能和阻尼性能等。另外,对夹芯结构的多功能化和智能化进行了简要介绍。其次,总结了轻质壳体结构的应用现状,特别是在航空航天领域,包括火箭适配器、火箭级间段、卫星承力筒、导弹整流罩、飞机舱段等结构。最后对未来发展方向进行了探讨。      

柱胞夹芯复合材料设计加工及吸能性能研究现状

柱胞夹芯复合材料因其在吸能减振方面的优异性能以及比强度、比刚度高,被认为是新型吸能材料。为全面了解其在抗冲击吸能方面的优势,本文介绍了柱胞夹芯复合材料的基本概念;阐述了柱胞夹芯复合材料的吸能机理、吸能评估方法以及国内外设计的不同几何构型柱胞单元;分析了填充多孔材料对柱胞单元吸能性能的增强机理;概述了柱胞夹芯复合材料的不同加工工艺,比较各种加工工艺的优缺点及改进方法。文章最后对柱胞夹芯复合材料的发展前景进行了展望。     

格构增强夹芯复合材料的力学性能

为了解决传统夹芯结构z向刚度和强度较低的缺点,以近年来出现的z向增强技术之一格构增强技术为研究对象试制了几种不同结构参数的格构增强夹芯复合材料板,取得了良好的增强效果。同时研究了格构增强结构的压缩和弯曲性能,揭示了格构增强结构不同于传统夹芯结构的破坏模式。     

一种新型自粘接预浸料-Nomex蜂窝板面-芯结合强度关键影响因素试验研究

以Nomex蜂窝和新型自粘接预浸料作为试验材料, 通过采用均压板的共固化工艺制备蜂窝夹层板。采用滚筒剥离方法测试其面-芯结合性能, 采用电子显微镜等方法观察其蒙皮-蜂窝粘接面、剥离后蒙皮表面结构及蜂窝壁端面的微观形态, 并测试了蜂窝壁厚度与蜂窝壁浸渍的树脂成分。结合以上测试结果研究了在采用均压板的制备过程中工艺参数和蜂窝特征对蜂窝夹层板面-芯结合强度的影响规律, 并考察了蜂窝夹层板的粘接形式。结果表明: 在采用均压板模具的共固化工艺中, 一定的升温速率范围内, 蜂窝板的面-芯结合强度随着升温速率的减小而增大; 而加压时机对蜂窝板的面-芯结合强度的大小没有明显的影响; 蜂窝壁端面越粗糙、蜂窝壁树脂层厚度越小, 夹层板的面-芯结合强度越好。     

Designing and compression behaviors of ductile hierarchical pyramidal lattice composites

To improve the ductility of lightweight cellular material, hierarchical pyramidal lattice truss composites were designed and manufactured. Rib of the hierarchical pyramidal lattice truss composite is made of glass fiber reinforced woven textile sandwich structure and designed weft-loaded. Flat-wise compression experiments were carried out to explore the strength and deformation mode of the hierarchical pyramidal lattice truss composite. Progressive crushing of the sandwich rib enables the hierarchical lattice composite to have a long stable deformation plateau. Stress of the deformation plateau of the hierarchical lattice composite is rather close to its strength, indicating that the hierarchical lattice composite would have excellent specific energy absorption, even better than aluminum lattice structures. The experiments reveal that the hierarchical structure makes the fiber reinforced lattice composite much more ductile and weight efficient in energy absorption.     

Behavior of Steel–Concrete–Steel sandwich structures with lightweight cement composite and novel shear connectors

In Steel–Concrete–Steel (SCS) sandwich structure, mechanical shear connectors are commonly used to transfer longitudinal shear forces across the steel–concrete interface. In this paper, novel shear connectors such as J-hook and cable shear connectors are proposed and their performance to achieve composite strength of SCS sandwich structures is investigated. The use of these connectors together with ultra-lightweight cement composite core reduces the overall weight of SCS sandwich system making it suitable for the construction of marine and offshore structures. Static tests were carried out on SCS sandwich beams with J-hook, cable shear connectors and headed studs. Their ultimate strengths were reported and their respective failure modes were discussed. An analytical method to predict the ultimate strength of the Steel–Concrete–Steel sandwich beams with various types of shear connectors was developed and its accuracy was ascertained by comparing with the test results. Deign recommendations are made on minimum connector spacing to prevent shear cracking of concrete core and local buckling of face plates.     

Smart cure cycles for the adhesive joint of composite structures at cryogenic temperatures

Adhesive joints are employed for composite structures used at the cryogenic temperatures such as LNG (liquefied natural gas) insulating tanks and satellite structures. The strength of the adhesive joints at the cryogenic temperatures is influenced by the property variation of adhesive and the thermal residual stress generated due to the large temperature difference (ΔT) from the adhesive bonding process to the operating temperature. Therefore, in this work, the strength and thermal residual stress of the epoxy adhesive at cryogenic temperatures were measured with respect to cure cycle. Also, the cure cycles composed of gradual heating, rapid cooling and reheating steps were applied to the adhesive joints to reduce the thermal residual stress in the adhesive joints with short curing time. Finally, a smart cure method was developed to improve the adhesive joint strength and to reduce the cure time for the composite sandwich structures at cryogenic temperatures.     

工艺因素对修理后蜂窝夹芯结构侧压性能的影响

对三种方法修理后复合材料蜂窝夹芯板的侧压性能进行了试验研究, 结果表明, 不同修理方法均可以有效恢复试件的侧压强度, 所有试件侧压强度恢复率均在完好板强度的79%之上。使用k样本Anderson-Darling检验方法对试验结果进行分析, 比较固化温度及固化设备等工艺因素对修理后试件力学性能的影响。结果表明: 使用中温固化材料完成修理不会对修理结构的力学性能造成明显影响, 同时使用热压罐完成修理区域固化通常可以改善修理后试件的力学性能, 但改善程度与试件修理区域的有效高度密切相关; 此外修理时要尽量避免非对称结构引起的附加弯矩对承载能力造成的不利影响。     

复合材料夹层结构平接胶结节点抗弯性能试验研究

试验研究钢型材插入式泡桐木夹层结构平接胶结节点的抗弯性能,包括荷载-变形特性、应变发展规律和破坏模式。平接胶结节点采用工字钢型材,型材翼缘取3种不同内斜角,考察内斜角对平接胶结节点强度的影响规律。试验研究表明:平接胶结节点能够满足建筑结构变形限值所对应的承载力要求,该平接胶结节点形式可以应用于泡桐木芯材夹层结构;连接工字钢型材的翼缘内斜角对连接强度影响不明显。分析了胶结节点的变形特性、破坏机理和强度影响因素。研究成果可供复合材料夹层板结构的钢型材胶结节点设计应用参考。