《复合材料装配技术》课件-1.2.2识别复合材料构造形式及标记

复合材料装配技术识别复合材料构造形式及标记复合材料夹芯结构与层合板结构有明显的构造和性能区分。复合材料夹芯结构由哪些部分组成？常用的有哪些？CONTENTS目录复合材料夹芯结构及类型01夹芯结构的表示方法02夹芯结构的表示方法PART02复合材料夹芯结构及类型PART01一、复合材料夹芯结构及类型（一）复合材料夹芯（sandwich）结构夹层结构是由上下两层较薄而高强的面板（蒙皮）与中间较厚而轻质的芯材胶接组成。（如图（a）所示）相同负荷能力的夹层结构比层合板结构所具备的优点是：重量轻几倍、弯曲刚度大，抗失稳能力强、隔热、吸音。面板胶层面板考虑刚度强度，复合材料层合板或金属板，常用复合材料面板。芯材考虑重量：主要承受剪应力，压应力。有蜂窝芯、泡沫芯等，铝合金蜂窝芯应用较多应用：飞机操纵面，雷达罩、客舱地板。一、复合材料夹芯结构及类型（二）芯材类型芯材是复合材料夹层结构的核心组成部分，主要对面板起支撑作用，要求质轻，有一定的抗剪和抗压能力。芯材形态泡沫芯材复合芯材轻木蜂窝芯材波纹芯材微孔芯材：大孔芯材：复合夹芯是用空心玻璃微球与树脂复合而成，可适用制成各种外形，无水分渗入，但密度比蜂窝芯材大，一般用于薄夹芯结构的轻质填料。一、复合材料夹芯结构及类型（二）芯材类型泡沫芯材是用泡沫塑料发泡制成的孔隙材料，通用于工业，船舶和风电领域，包括PMI（聚甲基丙烯酰亚胺）泡沫、PVC（聚氯乙烯）、PS（聚苯乙烯）、PU（聚氨酯）、PEI（聚醚聚醚酰亚胺）泡沫等。泡沫芯材具有隔热隔音、抗冲击损伤、施工简便，具有各向同性（各个方向性能均匀），闭孔结构吸水率低，在复杂受力下比蜂窝承载更强。PVC泡沫PU（聚氨酯）硬质泡沫PS泡沫PMI泡沫夹芯制品泡沫芯材一、复合材料夹芯结构及类型（二）芯材类型泡沫芯材是用泡沫塑料发泡制成的孔隙材料，通用于工业，船舶和风电领域，包括PMI（聚甲基丙烯酰亚胺）泡沫、PVC（聚氯乙烯）、PS（聚苯乙烯）、PU（聚氨酯）、PEI（聚醚聚醚酰亚胺）泡沫等。泡沫芯材具有隔热隔音、抗冲击损伤、施工简便，具有各向同性（各个方向性能均匀），闭孔结构吸水率低，在复杂受力下比蜂窝承载更强。硬质泡沫泡沫塑料压缩，使其变形达到50%，减压后残余变形>10%为硬质，<2%为软质泡沫。泡沫芯材一、复合材料夹芯结构及类型（二）芯材类型航空领域应用最多的是PMI泡沫芯材结构，属于硬质结构型泡沫、力学性能高、比强度及比模量大。直升飞机最新一代复合螺旋桨叶采用PMI泡沫夹芯材料。目前PMI泡沫产品主要是德国德固赛公司生产的，孔隙相对蜂窝小很多，闭孔，水汽很难进入夹芯，减少维护成本。壁厚12μm，压缩屈服强度达到90mpa。压缩模量5200mpa，密度1200kgm3，可以满足多种固化条件要求。模压工艺、泡沫芯材一、复合材料夹芯结构及类型（二）芯材类型航空领域应用最多的是PMI泡沫芯材结构，属于硬质结构型泡沫、力学性能高、比强度及比模量大。直升飞机最新一代复合螺旋桨叶采用PMI泡沫夹芯材料。泡沫芯材PMI填充的A320飞机扰流板样件PMI泡沫夹层结构直升机桨叶（后部为蜂窝填充）泡沫芯示意图一、复合材料夹芯结构及类型（二）芯材类型泡沫芯材一、复合材料夹芯结构及类型（二）芯材类型蜂窝芯材质量更轻、剪切强度较高，刚性好，为开孔结构，上下面板粘接面积小，粘接效果没有泡沫芯材好。蜂窝芯材金属：铝蜂窝：剪切强度大，多用于金属面板。非金属：玻璃纤维蜂窝、纸蜂窝、Nomex（芳纶）蜂窝。一、复合材料夹芯结构及类型（二）芯材类型Nomex蜂窝是用芳纶纸浸渍树脂后固化而成，密度小、电绝缘，但吸湿性差，应用于飞机地板、装饰板中。蜂窝芯材Nomex蜂窝芯材Nomex蜂窝的蜂窝壁可以做得相对要厚一些，和铝蜂窝相比，局部失稳的问题要小得多Nomex蜂窝本身不导电，不存在接触电偶腐蚀问题。一、复合材料夹芯结构及类型（二）芯材类型蜂窝芯材的性能由蜂窝的材质、芯格形状与尺寸及蜂窝厚度所决定。蜂窝芯材蜂窝厚度通常在3～50mm之间，芯格形状为六边形、菱形、矩形和正弦波形等。大部分采用六边形蜂窝。高度方向

横向

纵向蜂窝芯材在沿X、Y、Z三个方向的承压能力各不相同，表现出明显的各向异性特点。X向和Y向是侧向压力，抗压能力小于高度方向。一、复合材料夹芯结构及类型（三）芯子的剖面符号平行于孔格轴线蜂窝芯垂直于孔格轴线蜂窝芯蜂窝泡沫塑料混杂泡沫塑料一、复合材料夹芯结构及类型（三）芯子的剖面符号全高度蜂窝夹芯构件泡沫塑料夹层结构件蜂窝/泡沫塑料夹层结构件一、复合材料夹芯结构及类型（四）常见芯材性能对比密度kg/m3压缩性能mpa纵向剪切mpa横向剪切mpa玻璃纤维蜂窝510.980.450.44铝蜂窝682.51.781.04芳纶纸蜂窝481.130.890.46PMI泡沫751.7211硬质聚氨酯泡沫80~1000.80.260.26一、复合材料夹芯结构及类型（四）常见芯材性能对比夹芯结构的表示方法PART02二、夹芯结构的表示方法（一）夹芯结构标记夹芯层用大写字母C表示，下标数字为夹芯层mm厚度值[0/90/C4]C4表示夹芯层厚度4mm[0/90/C4]s夹芯层厚度多少?小结复合材料标记铺层标记原则每层铺层方向用铺层角表示，用/分开；完整的层合板用[]括起来；由紧贴模具型面的铺层作为第一层；织物用（±45）及（0，90）表示；对称层合板：写一半，在括号外加下标S。如：[+45/0/-45/-45/0/45]简化为[+45/0/-45]s奇数层数的对称层合板：对称铺层角上方加顶标“—”连续重复铺层：连续铺层的层数用数字下标在角度后标出；

连续正负铺层以“±”标出；多个子层合板：括号外加下标；混杂纤维层合板：角度后用英文字母下标表示.如0C--0°的碳纤；C5表示5mm厚度的夹芯结构。思考题01·