夹层结构手册PDF电子书下载

1 介绍 1

1.1 历史背景 1

1.2 夹层板的定义 2

1.3 优点和缺点 3

1.4 应用 4

参考文献 7

2 材料和材料性能 9

2.1 面板材料 9

2.1.1 金属面板材料 10

2.1.2 非金属面板材料 11

2.1.3 纤维复合材料性能的估算 15

2.2 夹芯材料 20

2.2.1 Balsa木 21

2.2.2 蜂窝夹芯 22

2.2.3 多孔泡沫 30

2.2.4 性能估算 33

2.2.5 疲劳特性 34

2.2.6 断裂韧性 39

2.2.7 夹芯材料的制备和定制 39

2.3 胶黏剂 41

2.3.1 对胶黏剂的要求 41

2.3.2 胶黏剂及其性能 43

参考文献 45

3 梁的分析 47

3.1 定义和符号 47

3.2 弯曲刚度 48

3.3 应力和应变 49

3.4 横向剪切变形和剪切刚度 51

3.5 变形分量 52

3.6 惯性载荷 53

3.7 平衡方程 54

3.8 梁的控制方程 54

3.9 刚性夹芯 56

3.10 一般屈曲 56

3.11 夹层梁的局部屈曲 57

3.12 扭转 60

3.13 案例 60

3.13.1 悬臂梁 60

3.13.2 在点载荷作用下的双支承梁 61

3.13.3 在单位分布载荷作用下的双支承梁 64

3.13.4 在静水压作用下的双支承梁 66

3.13.5 超静定梁计算范例 67

3.13.6 梁的自由振动 68

参考文献 70

4 平板分析 71

4.1 定义及符号约定 71

4.2 截面特性 72

4.3 应力和应变 73

4.4 热应力和应变 75

4.5 平衡方程 77

4.6 变形分量 78

4.7 夹层板的控制方程 78

4.8 边界条件 81

4.9 旋转对称板 83

4.10 矩形板的弯曲 85

4.10.1 各向同性、薄面板简支板——均布载荷 85

4.10.2 各向同性、厚面板简支板——均布载荷 87

4.10.3 各向同性、简支厚面板——集中载荷 88

4.10.4 正交各向异性的简支、薄面板——均布载荷 89

4.10.5 均匀载荷分布下薄面板夹层板的近似解 95

4.11 矩形板的屈曲 99

4.11.1 简支、各向同性、薄面板夹层板的屈曲 99

4.11.2 简支、各向同性厚面板夹层板的屈曲 101

4.11.3 简支、正交各向异性、薄面板夹层板的屈曲 101

4.11.4 各向异性薄面板夹层板在各种边界条件下的近似屈曲方程 104

4.11.5 剪切屈曲 109

4.12 复合屈曲及横向载荷 110

4.13 矩形板的自由振动 111

4.13.1 简支各向同性薄面板夹层板 111

4.13.2 简支、各向同性厚面板夹层板 111

参考文献 112

5 设计过程 114

5.1 梁和板的失效 115

5.2 失效模型图 119

5.3 其他设计约束 121

5.4 设计过程 121

5.4.1 厚度的选择 122

5.4.2 确定尺寸的过程 123

5.4.3 单一参数优化 125

5.4.4 给定的刚度下最小的重量 125

5.4.5 在给定强度下的最小重量 127

5.4.6 通常的优化设计方法 128

参考文献 128

6 有限元分析与设计 130

6.1 一般说明 130

6.2 对夹层结构的特殊考虑 131

6.3 线性分析 131

6.4 局部影响：连接和载荷引入 136

6.5 动力学问题和稳定性 137

6.6 优化设计 137

6.7 非线性分析 138

6.7.1 非线性夹芯材料 139

6.7.2 非线性面板材料 141

6.7.3 大位移平板分析 142

6.7.4 杂项 144

参考文献 145

7 曲梁和曲板的设计 147

7.1 曲夹层板承受压缩载荷作用 147

7.1.1 各向同性夹芯 147

7.1.2 不同厚度面板的影响 150

7.1.3 曲板的褶皱 153

7.2 曲夹层梁受弯曲 154

7.2.1 应力和变形 154

7.2.2 曲夹层梁的手工计算 154

7.2.3 曲夹层梁弯曲时的强度 155

参考文献 156

8 局部载荷 157

8.1 理论背景——基本弹性分析 157

8.2 考虑局部载荷的设计 160

8.2.1 工程设计问题的解决方法 160

8.2.2 实例 161

8.2.3 参数影响 163

8.3 设计图解法 164

8.3.1 单位集中载荷P0 165

8.3.2 均布载荷p0 167

8.3.3 单位弯矩载荷M0 169

8.4 案例 171

8.4.1 案例1 171

8.4.2 案例2 173

8.5 总结 175

致谢 176

参考文献 176

9 夹层板的嵌入件 178

9.1 嵌入的目的 178

9.1.1 影响区域 179

9.2 包含的元件 180

9.2.1 不同嵌入形式 180

9.2.2 夹层板 181

9.2.3 固定组分 182

9.3 件间的载荷传递 182

9.3.1 面板／嵌入界面 183

9.3.2 夹层／嵌入的交界 184

9.4 被动嵌入 184

9.4.1 面板开孔 184

9.4.2 嵌入件壁板受剪 185

9.5 总结 185

9.6 算例 186

9.6.1 自行嵌入的螺钉或铆钉 188

9.6.2 部分嵌入 189

9.6.3 贯穿板厚的嵌入 192

9.6.4 带有法兰翻边端部的贯穿板厚的嵌入 192

参考文献 193

10 夹层板的连接 194

10.1 基本类型 194

10.2 载荷传递 194

10.3 T型连接 195

10.4 L型连接 196

10.5 V型连接 198

10.6 局部变形 199

10.6.1 挠度 199

10.6.2 面板的弯曲应力 201

10.7 算例（T型连接） 202

10.8 算例（L型连接） 203

10.9 T型连接的试验和观察 204

参考文献 207

11 材料、构件和结构的试验 208

11.1 材料试验的基本知识 208

参考文献 210

11.2 面板材料 210

11.2.1 拉伸试验 210

11.2.2 压缩试验 213

参考文献 215

11.2.3 面内剪切试验 216

11.2.4 层间剪切试验 222

参考文献 223

11.2.5 弯曲试验 223

参考文献 225

11.2.6 冲击试验 225

参考文献 229

11.2.7 冲击后的压缩 230

参考文献 231

11.2.8 疲劳试验 231

参考文献 232

11.2.9 动态性能测试 232

参考文献 234

11.2.10 断裂韧性试验 235

参考文献 243

11.2.11 高应变率 243

参考文献 245

11.2.12 蠕变试验 245

参考文献 248

11.2.13 纤维体积分数试验 251

参考文献 252

11.2.14 孔隙率试验 252

参考文献 253

11.2.15 固化度 253

参考文献 254

11.2.16 其他试验 254

参考文献 255

11.3 夹芯材料 256

11.3.1 拉伸试验 257

参考文献 257

11.3.2 压缩试验 259

参考文献 259

11.3.3 剪切试验 261

参考文献 261

11.3.4 弯曲试验 262

参考文献 262

11.3.5 疲劳试验（剪切块试验） 262

参考文献 263

11.3.6 断裂韧性试验 263

参考文献 264

11.3.7 高应变率 267

参考文献 267

11.3.8 蠕变试验 269

参考文献 269

11.3.9 密度试验 269

参考文献 269

11.3.10 热传导特性试验 270

参考文献 270

11.3.11 热膨胀系数 271

参考文献 272

11.3.12 吸湿试验 272

参考文献 272

11.3.13 透湿性 273

参考文献 273

11.3.14 其他试验 274

参考文献 274

11.4 夹层结构（包括芯材／面板的粘接） 275

11.4.1 拉伸试验 278

参考文献 278

11.4.2 面外剪切试验 279

参考文献 280

11.4.3 面内剪切试验 281

参考文献 281

11.4.4 弯曲试验 283

参考文献 283

11.4.5 夹层板的冲击试验 286

参考文献 287

11.4.6 压缩和失稳试验 287

参考文献 288

11.4.7 均布压力下的矩形板 290

参考文献 292

11.4.8 断裂韧性试验 292

参考文献 294

11.4.9 疲劳试验 297

参考文献 299

11.4.10 其他试验 299

参考文献 300

11.5 杂项 305

11.5.1 剪切应变片 305

参考文献 306

11.5.2 振动试验 306

参考文献 308

12 热绝缘 309

12.1 定义 309

12.2 隔热的评估 310

1）传导 310

2）对流 310

3）辐射 311

参考文献 312

13 无损检测 313

13.1 为什么采用NDT 313

13.2 NDT技术的基本概念 314

13.2.1 基本案例 314

13.2.2 安全量 314

13.2.3 选择方法时的考虑 314

13.2.4 夹层结构NDT的特点 315

13.2.5 缺陷类型 316

13.3 夹层结构的NDT技术 317

13.3.1 声发射 317

13.3.2 全息成像检测 317

13.3.3 机械阻抗法 317

13.3.4 射线照相法 317

13.3.5 超声波 318

13.4 夹层结构上适用的NDT技术 318

13.4.1 声发射 318

13.4.2 全息成像检测 319

13.4.3 射线照相法 319

13.4.4 超声波 319

13.5 泡沫夹层结构的热成像NDT技术 319

13.5.1 缺陷类型 320

13.5.2 NDT技术的要求 320

13.5.3 物理原理 320

13.5.4 方法 321

13.5.5 红外辐射测温仪 322

13.5.6 热源 323

13.5.7 校准 323

13.5.8 材料属性 323

13.6 热成像NDT实测案例 324

13.6.1 空洞 324

13.6.2 脱胶 324

13.6.3 剪切裂纹 327

13.6.4 J接头 328

13.7 NDT的前景 329

参考文献 329

14 损伤评估 331

14.1 缺陷 331

14.2 夹芯脱粘 333

14.3 面板／夹芯内部面脱粘 335

14.4 拼接处的缺陷 341

参考文献 344

15 制造 345

15.1 面板材料 345

15.2 芯材 346

15.3 湿法铺贴 346

15.3.1 工艺过程 347

15.3.2 特性与特点 350

15.3.3 应用 350

15.4 预浸料铺贴 351

15.4.1 工艺过程 352

15.4.2 特点与特性 353

15.4.3 应用领域 354

15.5 胶接 354

15.5.1 工艺过程 355

15.5.2 特点与特性 356

15.5.3 应用 356

15.6 液体成型 357

15.6.1 工艺过程 357

15.6.2 特点与特性 359

15.6.3 应用 360

15.7 连续叠层结构 362

15.8 其他工艺 363

15.9 展望 365

参考文献 366