夹层结构概述

龙飞龙翔 · 发表于 2004-2-24 20:02:52

夹层结构一般是由三层材料制成的复合材料。夹层复合材料的上下面层是高强度、高模量材料，中间层是较厚的轻质材料，玻璃钢夹层结构实际上是复合材料与其它轻质材料的再复合。采用夹层结构方式是为了提高材料的有效利用率和减轻结构重量，以梁板构件为例，在使用过程中，一要满足强度要求，二要满足刚度的需要，玻璃钢材料的特点是强度高，模量低。因此，用单一的玻璃钢材料制造梁板，满足强度要求时，挠度往往很大，如果按允许挠度进行设计，则强度大大超过，造成浪费。只有采用夹层结构形式进行设计，才能合理的解决这一矛盾。这也是夹层结构得以发展的主要原因。由于玻璃钢夹层结构的强度高，重量轻，刚度大，耐腐蚀，电绝缘及透微波等，目前已广泛用于航空工业和宇航工业的飞机、导弹、飞船及样板、屋面板，能大幅度的减轻建筑物的重量和改善使用功能。透明玻璃钢夹层结构板，已广泛用于寒冷地区的工业厂房、大型公用建筑及温室的采光屋顶。在造船和交通领域，玻璃钢夹层结构广泛用于玻璃钢潜艇、扫雷艇、游艇中的许多构件。我国设计制造的玻璃钢过街人行桥、公路桥、汽车和火车保温泠藏车等，均采用了玻璃钢夹层结构，满足了重量轻、强度高、刚度大、隔热、保温等多性能要求。在要求透微波的雷过罩中，玻璃钢夹层结构已成为其它材料不能与之相比的专用材料 1、玻璃钢夹层结构的种类与特点　根据夹层结构所用的芯材种类和形式不同，玻璃钢夹层结构分为：泡沫夹层结构，蜂窝夹层结构，梯形板夹层结构，矩形夹层结构和圆形夹层结构 　（1）泡沫塑料夹层结构泡沫塑料夹层结构是采用玻璃钢薄板作蒙皮（面板），泡沫塑料做夹芯层，泡沫塑料夹层结构的最大特点是蒙皮和泡沫塑料夹芯层粘接牢固、受力不大和保温隔热性能要求高的部件，如飞机尾翼、保温通风管道及样板等 　（2）蜂窝夹层结构蜂窝夹层结构是采用玻璃钢薄板作蒙皮，蜂窝材料（玻璃布蜂窝、纸蜂窝或其它棉布及铝蜂窝等）做夹芯层。蜂窝夹层结构的重量轻，强度高，刚度大，多用作结构尺寸大、强度要求高的结构件，如玻璃钢桥的承重板、球形屋顶结构、雷达罩、反射面、冷藏车地板及箱体结构等。 （3）梯形和矩形带头作用层结构这种带头作用层结构的面板（蒙皮）为玻璃钢薄板，夹芯层是玻璃钢梯形板或矩形板。这种夹层结构方向性强，仅适用于做高强平板，不宜用于弯曲形状的制品 　（4）圆环形夹层结构它是用玻璃钢薄板作蒙皮，用玻璃钢圆环做夹芯层。这种夹层结构的特点是芯材耗量少，强度比较高，平板受力无方向性，最适宜做采光用的透明玻璃钢夹层结构板材，具有遮挡少、透光率高的特点。

龙飞龙翔 · 发表于 2004-2-24 20:10:11

根据所用芯材种类不同，玻璃钢夹层结构可分为泡沫塑料夹层结构、蜂窝夹层结构、波板夹层结构和混合夹层结构等四种形式 （一）泡沫塑料夹层结构两层面板用玻璃钢制造，夹芯层为泡沫塑料。泡沫塑料的导热系数为0.024--0.072瓦特/米·K，容重为20-360公斤/米3、　小于100公斤/米3的泡沫塑料强度较低，一般不作结构材料用 （二）蜂窝夹层结构其面板为玻璃钢，夹芯层为蜂窝材料。蜂窝按其所用材料不同，又分为玻璃布蜂窝、纸蜂窝、棉布蜂窝、铝蜂窝等。玻璃钢蜂窝夹层结构的强度高，刚性好，常用于大尺寸受力构件，如雷达罩等。 （三）波板夹层结构。其特点是夹芯层为波形板（或折板），工程上用得比较少（四）混合夹层结构这种结构的特点是夹芯层由注有泡沫塑料的蜂窝或波板所组成。这种夹层结构的强度和刚度却很高，局部稳定性也很好，但成本较高。 （五）粘接剂选择选择粘接剂是根据制造蜂窝夹层结构时的工艺条件和浸胶时使用的树脂来决定。 目前常用的蜂窝粘接剂有以下三种： 　　1、聚乙烯醇缩丁醛　此胶需要加热加压固化，一般在120℃下，加0.2-0.3兆帕（2-3公斤/厘米2），固化2-4小时，它仅适用于机制蜂窝。 　　2、聚醋酸乙烯酯（俗称木胶或白乳胶）　此胶无毒，可用水稀释，价格便宜。可以在室温下固化。它适用于机制蜂窝，也适用于手工制造蜂窝。 　3、环氧树脂　环氧树脂用丙酮作稀释剂，适用于手工制造玻璃钢蜂窝，常用的牌号有E42、E44、E51等。根据选用的固化剂不同，可以冷固化，也可以加热快速固化。

龙飞龙翔 · 发表于 2004-2-24 20:17:18

玻璃钢夹层结构除保持玻璃钢原有的特点外，还具有以下优点： 　　（1）刚度大。夹层结构是根据工字梁受力原理，将高强材料集中用于上下面板，夹芯层使断面高度增加，从而提高了构件的承载能力，弥补了玻璃钢材料弹性模量低的弱点。 　　（2）提高了隔热、隔声性能。 　　（3）整体性好，由于夹芯层和面板都是连续的，制成的玻璃钢产品整体性好，受力均匀，从而提高了抗震和抗疲劳性能。