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复合材料夹层结构基本原理及芯材的力学性能和测试方法

2009-07-15 来源:互联网 浏览数:3153


2.2 Balsa轻木
    Balsa轻木也是应用最广泛的夹芯材料之一,它的综合力学性能比PVC泡沫更好。在微观结构上,它是一种十分致密的蜂窝状结构,所以压缩强度和压缩模量都很高。表2为市场常见的Baltek公司SB系列轻木芯材的力学性能。

    对SB系列轻木的力学性能进行统计分析后发现,其力学性能与密度也基本成正比。
    同时发现,其剪切强度明显低于木纤维方向的压缩强度和拉伸强度,而剪切模量达不到木纤维压缩和拉伸模量的10%,这一点与C70不同。导致这一差异的原因在于两种芯村的细观结构不同,PVC泡沫是各向同性的,而balsa木有着强烈的各向导性。
3、夹层结构及其芯材相关测试方法
3.1 芯材基本性能测试
    对于芯材,最主要的性能指标是压缩和剪切性能,表3列出了常用的如ISO、
ASTM、GB等测试方法。


    除此之外,还有DIN,BS,JIS,各厂家和研究机构自己制定的标准等,对于特定芯材的特定性能,各测试标准基本原理是一致的,但在试样尺寸和试验操作上不完全相同。关于各测试标准的技术水平和测试结果的精,各国都有专门的标准化委员会来研究,如美国的,中国的GB等。在工程应用上,如用户进行芯材的对比选择,或是芯材生产上的质量检查和控制,只要选定一种熟悉的测试方法既可。
3.2 夹层结构性能测试
    由于制作工艺、设计水平和生产管理等影响,由高性能芯材制成的复合材料夹层结构的综合性能不一定如设计所愿。所以,对夹层结构,还要通过专门的试验测试来检验其实际效果。
    夹层结构力学性能测试有静力学测试和动力学测试。中国夹层结构静态试验标准为GB/T 1452-GB/T 1457,见表4。其中最能充分反映夹层结构综合办学特性的是层结构弯曲试验方法,它直接模拟了构件的主要受力情况,可以考验面层强度,粘接面强度,芯材强度和制作工艺水平。从弯曲试验的破坏状况可以判断制品的薄弱环节,从而做针对性的改进。


    对特定的复合材料产品,如航空航天产品,轨道交通车辆等,还会要求进行疲劳测试和冲击测试。这些测试的设备工装复杂,要由具有较高技术水平和一定相关经验的人员来操作,更重要的是要能够对测试结果进行正确的分析。因此,常规的实验室往往不做此类试验,要在针对性很强的专门实验室进行。
4、小结
    复合材料在近几十年得以迅猛发展,在于其“轻质高强”的特性,而夹层结构的设计理念则向人们展示了复合材料“更轻更强”的神奇魁力。其中,夹芯材料是设计成败的关键,只有熟悉了各种夹芯材料的性能和夹层结构的制作工艺,并选用正确的试验方法进行检验,才能制作出优秀的复合材料夹层结构制品。

【延伸阅读】

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阅读上文 >> 复合材料风机叶片发展现状及成型工艺进展
阅读下文 >> 食品级防水润滑脂,密封圈润滑脂

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