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工艺与装备113复合材料夹层结构蜂窝芯材的压塌分析王凯(中国民用航空飞行学院洛阳分院，洛阳471001)摘要：本文分析了复合材料夹层结构蜂窝芯材常见的压塌损伤，介绍了固化过程中影响芯材压塌的原因、影响因素、芯材压塌的稳定性和芯材特性，给出了处理芯材压塌的常用程序和控制芯材压塌的常用方法，对于防 止复合材料夹层结构制造和维修过程中产生压塌缺陷具有较强的指导意义。
关键词：夹层结构芯材压塌复合材料引言复合材料夹层结构由面板、夹芯以及连接两者的某种手段（如胶粘剂或铜焊）组成。
夹层板的面案承受弯曲载荷（一块面板承压，另一块面板承拉）或在某些情况下承受面内剪切载荷，面板的主要性能为压缩、拉伸、剪切强度和模量，夹芯性能主要包括密度、压缩强度和模量、剪切强度和模量、拉伸强度。
夹层板有多种失效模式，每种失效模式都会限制夹层结构的承载能力。
夹层结构的失效可能由诸多因素引起面 板、芯材及胶层的强度发生变化，失效模式通常有面板失 效、芯材剪切失效、芯材压塌、芯材压溃、芯材拉伸失效、面板/芯材脱胶、对称面板皱曲、整体屈曲和剪切皱折等 形式。
由于在夹层结构的制造和修理固化过程中均可能发 生芯材压塌，而且除最轻微的压塌外，其他都是不可接受、不能修复的，因此分析夹层结构蜂窝芯材的压塌，具有较 强的理论和实际意义。
1蜂窝芯材压塌的理论分析芯材压塌一般是度量发生在固化时蜂窝芯材部位的变 形和位移。
理论上，将导致芯材压塌的发生归结为一系列 基本要素和摩擦。
部分导致芯材压塌的不可预测原因是摩 擦因数。
摩擦分为静态和动态摩擦，静摩擦比动摩擦要髙。
达到最大静摩擦前，基本不会发生位移。
一旦超过最大静 态摩擦，低一些的动摩擦导致快速的位移。
芯材的压塌一 般与倒角区域有关，在芯材平面，倒角区域一般在髙压容 器的压力下发生变形和移动，如图1、图2所示。
芯材的刚度一定程度上可以抵抗固化容器的作用力，一 般在厚度方向上比较好，但蜂窝倾向于在垂直芯胞方向的硬 度低一些。
蜂窝纸板研究报告标题：蜂窝纸板研究报告引言：蜂窝纸板是一种以纸材料为基础，通过特殊工艺制成的具有蜂窝状结构的包装材料。
由于其轻量、坚固和环保的特性，蜂窝纸板在包装行业中得到了广泛应用。
本研究报告将对蜂窝纸板的制备工艺、性能特点、应用领域以及发展趋势进行详细的探讨和分析。
一、蜂窝纸板的制备工艺1.1 纸材料选择：选择适合制作蜂窝纸板的纸材料，如瓦楞纸板或高强度纸板。
1.2 蜂窝纸板制造工艺：通过压花、热压或冷压等工艺将纸材料形成蜂窝状结构。
二、蜂窝纸板的性能特点2.1 轻量：由于蜂窝纸板内部是空心结构，所以具有较轻的重量。
2.2 坚固：蜂窝纸板的蜂窝状结构能够增加其强度和刚度，使其具有较好的承载能力和抗压能力。
2.3 环保：蜂窝纸板采用纸材料制作，可以循环再利用，并且在废弃后容易分解。
三、蜂窝纸板的应用领域3.1 包装行业：蜂窝纸板适用于家电、家具、玩具等产品的包装，能够提供良好的保护性能。
3.2 建筑行业：蜂窝纸板可以用于制作隔音板、隔热板等建筑材料，减少能源消耗。
3.3 汽车行业：蜂窝纸板可以制作汽车内饰件，具有轻量化和环保的特点。
四、蜂窝纸板的发展趋势4.1 材料创新：开发更环保、高强度的纸材料，以提升蜂窝纸板的性能。
4.2 工艺改进：改进制备蜂窝纸板的工艺，提高生产效率和产品质量。
4.3 应用拓展：拓宽蜂窝纸板的应用领域，寻找新的市场机遇。
结论：蜂窝纸板作为一种轻量、坚固和环保的包装材料，具有广阔的应用前景。
通过不断创新和发展，为蜂窝纸板赋予更多功能，拓宽其应用领域，将有利于促进包装行业和环保产业的发展。
蜂窝结构的压缩性能研究蜂窝结构是一种由许多六边形或其他多边形构成的空心结构，常见于工程领域中的材料和结构设计。
蜂窝结构具有轻质、高强度、刚性好等特点，因此在航空航天、汽车制造和建筑领域得到了广泛的应用。
本文旨在探究蜂窝结构的压缩性能，并提出有效的改进方案。
一、蜂窝结构的力学性能蜂窝结构的力学性能主要表现为承载能力和能量吸收能力。
承载能力是指结构在压缩负荷下的稳定性和强度，而能量吸收能力则是指结构在受到冲击或挤压时能够吸收和耗散能量的能力。
1. 承载能力蜂窝结构由一系列蜂窝单元构成，每个蜂窝单元相互连接形成整体结构。
蜂窝单元的形状和尺寸对结构的承载能力有着重要影响。
一般来说，蜂窝单元的边长越小、壁厚越大，则结构的强度越高。
此外，采用高强度的材料或增加蜂窝结构的层数也可以提高结构的承载能力。
2. 能量吸收能力蜂窝结构的能量吸收能力是通过结构中的屈曲、变形和破坏来实现的。
蜂窝结构具有多边形单元之间的连接关系，这种连接方式使得结构在受到外力时能够发生塑性变形，并吸收能量。
因此，蜂窝结构通常具有较好的能量吸收能力和抗冲击性能。
二、蜂窝结构的改进方案尽管蜂窝结构具有优秀的力学性能，但仍然存在一些问题，如承载能力不足、稳定性差等。
为了提高蜂窝结构的性能，可以采用以下改进方案：1. 材料优化选择高强度、低密度的材料是提高蜂窝结构性能的关键。
例如，采用高强度铝合金材料替代传统的钢材，可以在不增加重量的情况下提高结构的强度和稳定性。
2. 结构设计优化在蜂窝结构的设计中，需要考虑单元形状、尺寸和连接方式等因素。
合理设计蜂窝单元的形状和尺寸，以及优化连接方式，可以提高结构的承载能力和能量吸收能力。
3. 多层结构设计通过增加蜂窝结构的层数，可以进一步提高结构的强度和稳定性。
多层结构可以增加结构的抗压性能，适用于一些对高强度和刚性要求较高的应用场景。
三、应用前景与展望蜂窝结构由于其轻质、高强度和良好的能量吸收能力，在各个领域都有广阔的应用前景。
蜂窝纸板的缓冲性能分析及结构设计包装工程05-2班王腾飞指导教师：李连进内容摘要：蜂窝纸板是一种新型的包装材料，有着良好的应用前景。
本文根据蜂窝纸板的基本结构特征和隔振缓冲的原理，将蜂窝纸板与其他常用的隔振缓冲材料进行了比较，得到了蜂窝纸板的隔振缓冲特点。
通过压缩实验，获得了蜂窝纸板的应力与应变之间关系的曲线，实验结果表明蜂窝纸板在压缩过程中，会出现明显的弹性变形、弹塑性变形、塑性坍塌和密实化四个阶段。
蜂窝纸板在弹性变形阶段具有隔振功能，在弹塑性变形和塑性坍塌阶段具有缓冲功能。
通过改变蜂窝纸板实验的压缩速度，测量了不同变形速率下的应力与应变之间关系的曲线，分析了压缩变形速率对蜂窝纸板缓冲性能的影响。
基于实验数据建立了蜂窝纸板的本构关系的动态模型，进行了蜂窝纸板的动态模型的参数识别。
参数表明动态模型同实验数据的吻合程度良好，使实验测量的数据具有普遍意义；同时，根据蜂窝纸板的性能特点和实验结果，提出了蜂窝纸板包装结构的最优设计方法，这对隔振缓冲包装设计具有参考价值。
关键词：蜂窝纸板；缓冲性能；应力—应变曲线；力学模型1绪论1.1 蜂窝纸板的现状与发展趋势蜂窝纸板至今已有近70年的发展历史，最早用在军事上。
例如，在第二次世界大战时，用作降落伞空投的落下工具，主要起缓冲作用，使降落的空运货物在落地时尽量少受损伤；进而，到了20世纪五、六十年代，发达国家将蜂窝纸板应用于建材、包装等领域[1]。
在我国，航天工业部门首先引进蜂窝技术制造航天和航空材料，并逐步民用领域推广，经过长期反复的研制，在80年代初取得成功。
实践证明，蜂窝技术是一项具有很高实用价值的科学技术[2]。
上世纪末以来，为保护环境和防止植物害虫的扩散传播，美国、加拿大、英国等先进国家先后颁布法令，禁令木质包装材料入境，这限制了我国货物的出口。
1999年6月，欧盟15国实行紧急措施，防止中国产品木质包装中携带的虫害在欧盟扩散。
实际限制木质包装禁令导致我国外贸出口在1998年10月就开始下降，解决木质包装问题已迫在眉睫。
河南科技Journal of Henan Science and Technology总567期第7期2015年7月Vol.567，No.7Jul ，2015蜂窝的六边形结构是蜜蜂的杰作、它以最少的材料消耗构筑成坚固的蜂巢、它的结构具有非凡的科学性。
蜂窝纸板就是依据自然蜂巢结构原理制作的，它是把无数个空心立体六角形，用胶接方法连接成一个整体的受力件形成纸芯，并在其两面粘合面纸而成的一种新型纸制板材。
蜂窝纸板作为一种缓冲包装材料，它在流通过程中，在外力的作用下受到冲击和振动时，能吸收外力产生的能量，防止产品遭受破损，是具有高度压缩和复原性的粘弹性材料［1-3］。
1蜂窝纸箱包装的优势蜂窝纸板是一种节省资源、保护生态环境、成本低廉的绿色包装材料，它具有轻、强、刚、稳四大优点。
用蜂窝纸板加工的蜂窝纸箱具有抗压、防振、防潮等突出的特点，是易碎、怕压物品的理想包装。
内装物是粉状、颗粒状等非固体状态，则造型设计可选择余地大，包装设计仅对增加产量和保证产品质量有较大制约作用。
如果内装物为固体，那么包装造型结构要适合内装物本身的形状。
由于商品本身与包装之间会产生大大小小的空间，因而往往造成包装操作过程中的破损。
此时，常常需要在空隙中插入一些缓冲材料，而这一附加作业会引起包装工作量加大，降低生产速度和生产效率，使包装成本升高。
木制包装箱质地坚硬、容易加工、有较好的抗冲击和抗戳穿能力，但箱内必须添加缓冲衬垫，且其价格高，故一些厂家常采用瓦楞纸箱，但瓦楞纸箱易受冲击变形而导致内装物的损坏率提高。
作为包装材料，与木制包装材料相比，蜂窝纸箱生产成本低10%~12%，且防振、缓冲性能优良，是易碎、怕压物品的理想包装；与瓦楞纸箱相比，蜂窝纸箱可包装几千公斤质量的产品，而瓦楞纸箱按照国家标准，5层箱的内装物不得超过55kg ，7层箱内装物超过70kg 就得另加内衬硬板。
因此，蜂窝纸箱是制作包装箱的理想材料［4］。
2蜂窝纸箱的设计影响蜂窝纸箱的综合保护性能的因素有纸板的物理摘要：通过对厚度分别为20mm 、30mm 、40mm 、50mm 蜂窝纸箱的空箱抗压实验，对比相同容重的瓦楞纸箱后，提出在相同材料消耗的条件下，蜂窝纸箱具有明显的强度优势。
多夹心层蜂窝板动力学特性分析与仿真多夹心层蜂窝板由两个多夹心层蜂窝芯组成，不同层厚的夹心结构将影响复合材料的力学性能。
为研究蜂窝芯厚度对复合材料的力学性能影响，采用有限元法对单层与多层夹心层蜂窝板的力学性能进行分析与仿真，研究了多夹心层蜂窝板的应变历程，结果表明随着夹心层数目增加，复合材料的层间剪切强度、层间应力、层间应变、比能耗和能量消耗增加。
通过理论分析建立了三角形、六边形和圆形蜂窝芯的最佳层厚及蜂窝芯间距对蜂窝板动力学特性的影响规律。
通过对所建立的理论进行数值仿真计算验证了仿真结果，对实际生产具有一定的指导意义。
论文关键词：蜂窝板双夹芯分析固体力学仿真多夹心层蜂窝板由两个多夹心层蜂窝芯组成，不同层厚的夹心结构将影响复合材料的力学性能。
为研究蜂窝芯厚度对复合材料的力学性能影响，采用有限元法对单层与多层夹心层蜂窝板的力学性能进行分析与仿真，研究了多夹心层蜂窝板的应变历程，结果表明随着夹心层数目增加，复合材料的层间剪切强度、层间应力、层间应变、比能耗和能量消耗增加。
通过理论分析建立了三角形、六边形和圆形蜂窝芯的最佳层厚及蜂窝芯间距对蜂窝板动力学特性的影响规律。
通过对所建立的理论进行数值仿真计算验证了仿真结果，对实际生产具有一定的指导意义。
1材料与方法(1)单元制备将A312型钢冷加工制备的冲压件和拉伸件在电解液中经脱脂处理后放入专用真空炉中保温淬火成型后进行回火、去应力处理得到多夹心层蜂窝芯;(2)多夹心层蜂窝芯动力学特性分析将已处理好的多夹心层蜂窝芯(0.5mm)置于弹簧模拟重力场环境中并将其封装成蜂窝板状(1mm)1.1方法描述及数据库设计(1)蜂窝芯采用三角形、六边形和圆形蜂窝芯; (2)接触面积：蜂窝芯之间接触面积为34。
(3)弹簧模拟重力场环境：重力加速度为5g，静水压力15。
(4)环境条件:温度-15，湿度85%。
蜂窝纸板的检测指标
1.纸板的厚度和密度：蜂窝纸板通常由两层纸板和中间的蜂窝纸芯层组成，因此纸板的厚度和密度是评估其质量的重要指标。
2. 压缩强度：蜂窝纸板的压缩强度是指在一定条件下，纸板能
承受多大的压力而不会变形或破裂。
这是评估纸板承载能力的重要指标。
3. 拉伸强度：蜂窝纸板的拉伸强度是指在一定条件下，纸板能
承受多大的拉力而不会撕裂或断裂。
这是评估纸板抗拉性能的重要指标。
4. 湿度抗性：蜂窝纸板在潮湿环境下的性能也很重要，因为它
通常用于包装和运输。
湿度抗性指纸板在潮湿环境下不易变形或破裂。
5. 热稳定性：蜂窝纸板的热稳定性是指在高温环境下，纸板的
性能是否会发生变化。
这是评估纸板在特殊包装和运输条件下的重要指标。
通过以上指标的检测，可以有效评估蜂窝纸板的质量和性能，保证其在包装和运输过程中的安全和可靠性。
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