概 述
现代机械制造行业中,薄壁芯材被广泛用于夹层板或其它结构中。它可以作受力构件,也可以起隔音、消音、隔热、传热、抗击冲击载荷等作用,根据不同的具体情况选择不同构型的芯材,来保证最有效地发挥其功用。但是,芯材的构造形式实际上受到工艺方法和材料制造的限制。
当今,成型具有深凹和高凸薄壁元件的芯格结构有几种方式,其中最常用的是对材料进行深度拉伸,或由板材元件进行组和。
然而,由于结构材料的塑性,当壁厚很小时,不可能形成很大的凸凹度。
在这方面,取得较大成就的是通过压力浇注法,用非增强热塑性塑料生产芯格包装箱,但是,热塑性塑料的强度太低,它们不能用于机械制造行业。
如果通过任意形状的薄片组合成芯格结构,从经济上看是不合理的。除此之外,大量的连接降低了它们的性能。显然,由于这个原因,大部分现有的通过薄板组合而成的薄壁立体结构的构造都非常简单。常间的是一系列的圆柱管状元件,它们是不闭合的,比如蜂窝。
在选择和设计芯格型式时,还要考虑其它一些重要的因素:能否变高度,能否是曲面,芯格与面板的连接可靠性程度如何。
目前,结构上常用的是由金属或非金属材料制成的六角蜂窝芯材。这种芯材构造型式单一,不能完全满足各种不同类型的需要。比如,在实际应用中,有时需要变高度或平面为斜角的芯板;有时对芯材同面板连接的可靠性有较高的要求。因此,工业上的实际需求就促使寻找一种新的芯材结构,它不仅能满足功能性要求、同时具有很好的经济性和工艺性的。
飞行器结构的第一位要求是强度和可靠性,因此,对主要承受弯曲、拉伸和压缩载荷的飞机壁板,起主导地位的夹层板芯材还是蜂窝。
但在有些情况下,选择芯材时的首要要求不是强度,取而代之的是其它一些性能。比如:隔音效果、隔热、吸收撞击能量等。例如,在民用飞机结构设计中,降低动力装置噪音已被认为是评判飞行器性能和经济性的主要指标之一。确实,满足乘客对舒适条件的要求已经变成交通工具中必不可少的条件。
因此,在对芯材进行比较时,如果仅仅是对它们在承受某种形式载荷时的强度作比较,这是不合理的。很显 然 ,除了强度,如果要考虑到所有其它各种功能要求,没有哪一种构型的芯材是能完全满足所有的要求。
应该指出,现有轻质芯材的主要缺点是与它们的构型相关的,因此,寻找一种新能提高使用性能的新型型材具有实际的工程意义。