CFRTP蜂窩板最典型的夾層夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料通常由面板,芯材和膠層組成。
為了使CFRTP表面層和芯材料相互配合,表面層和芯材料之間的粘合劑必須能夠傳導(dǎo)它們之間的剪切力。粘合劑必須能夠承受剪切和拉伸應(yīng)力,并且膠水層通常由樹脂組成。
蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的主要特點是上下板材料的厚度一般相同,厚度遠小于蜂窩夾層芯,面板材料的強度和剛度一般較高。根據(jù)夾層板力學(xué)分析的基本理論,其主要力學(xué)性能如下:
(1) 彎矩主要由面板承擔(dān)。蜂窩夾層復(fù)合材料的彎矩比夾層的彎矩大得多。
(2) 面板中的應(yīng)力幾乎沿厚度均勻分布。由于面板非常薄,因此面板中的最大應(yīng)力與平均應(yīng)力相比很小,因此可以認為面板中的應(yīng)力幾乎沿厚度均勻分布。
(3) 橫向剪力主要由夾芯承受。蜂窩夾芯板在載荷作用下產(chǎn)生垂直于面板表面的彎矩和橫向剪切力。因為CFRTP面板很薄,它能承受的橫向剪切力不大,所以橫向剪切力主要由核心承擔(dān)。
(4) 通常,夾芯的橫向剪切應(yīng)變不能忽略。由于蜂窩芯的橫向剪切模量不大,因此橫向剪切應(yīng)變不能忽略。
(5) 夾芯具有支撐面板的功能,以避免不穩(wěn)定。蜂窩夾芯板的芯部將為上下面板提供橫向支撐,以避免面板局部不穩(wěn)定。
鑒于以上優(yōu)點和力學(xué)特性,蜂窩夾層板在航天器板結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用可達80%-90% 以上,如衛(wèi)星星殼、剛性太陽能電池翼等。
CFRTP連續(xù)纖維在熱塑性復(fù)合材料中均勻排列分布,顯著提高了復(fù)合材料的力學(xué)性能,具有更高的比剛度和比強度,具有顯著提高的抗拉、抗彎和抗沖擊性能。該材料具有優(yōu)異的乏力、耐磨性、阻尼和耐蠕變性,在高溫、潮濕環(huán)境下尺寸穩(wěn)定性好,能有效保證零件的精度,適用于航空、汽車等高性能零件。