蜂窩夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料設(shè)計及應(yīng)用研究

萬方數(shù)據(jù)4鐵道機車車輛第29卷(2防火性蜂窩夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的防火等級達到了任何其他車輛內(nèi)裝結(jié)構(gòu)復(fù)合材料不能達到的防火等級。蜂窩夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料與塑貼膠合板、中高密度發(fā)泡板、玻璃鋼等材料所能達到的防火等級比較見表2。農(nóng)2蜂窩夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料和部分鐵道車輛常用非金屬材料的防火等級的對比嵫材料蜂妻謄黥構(gòu)赧臻磐蛹-r鍛程@靴t4,№達到防火簍鍪。、ACBBUIC564(按一2標準“o(3耐久性由蜂窩夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料成型制造復(fù)雜彎曲形面零部件基本可以保持永久不變形,而由塑貼膠合板、玻璃鋼和其他工程塑料成型制造的零部件都會隨著時間的推移發(fā)生不同程度的變形。其中塑貼膠合板還會因溫度和潮濕的影響,發(fā)生腐蝕、腐朽、腐爛等變化,玻璃鋼和其他工程塑料成型制造的零部件還會產(chǎn)生老化現(xiàn)象。通常,用塑貼膠合板、玻璃鋼和其他工程塑料成型制造的零部件在7.5~15年或1到2個A4級修程即需要更換,而蜂窩夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料,特別是鋁蜂窩夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料制作的零部件基本可以和車輛等壽命。(4環(huán)境適應(yīng)性蜂窩夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料能夠長時間地適應(yīng)溫度、濕度不斷變化的運用環(huán)境條件,而不發(fā)生承載能力下降、變形、開裂、腐朽、老化等現(xiàn)象。這是膠合板、發(fā)泡板、玻璃鋼和其他工程塑料難以相比的。有時膠合板、發(fā)泡板、玻璃鋼和其他工程塑料的應(yīng)用在不同程度上會受到運用環(huán)境的限制,蜂窩夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的應(yīng)用就很少受這些限制。(5隔聲減振性蜂窩夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料獨特的回彈性,使其可以吸收振動能量,從而具有良好的隔聲減振性能,這也是膠合板、發(fā)泡板、玻璃鋼和其他工程塑料所不具備的性能。因而,蜂窩復(fù)合夾層材料常被用于制造對隔聲減振有一定要求的客室地板、空調(diào)風(fēng)道等零部件。2.2制造工藝性最初,蜂窩夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的制造工藝性,尤其是成型制造工藝性難以令人滿意。現(xiàn)今,蜂窩夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的成型制造技術(shù)有了很大的進展,使其表現(xiàn)出了良好的制造工藝性,圖l。4所示是蜂窩夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料板材和成型制造的車輛內(nèi)裝結(jié)構(gòu)零部件。從圖3一圖4可以看到,當(dāng)前日臻成熟的蜂窩夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的成型制造工藝性已經(jīng)使其應(yīng)用范圍超越了膠合板、中高密度發(fā)泡板和許多工程塑料,完全可以用于制造膠合板、中高密度發(fā)泡板所不能成型的零部件。圈1蜂窩夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合圈2曲板類蜂窩夾層結(jié)構(gòu)材料板復(fù)合材料板件圖3用蜂窩夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合圖4用蜂胃夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料制造的窗板材料制造的行李架模塊3蜂窩夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計在采用蜂窩夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料設(shè)計制造鐵路動車組與客車的零部件時,主要需要注意兩個問題;其一是合理地設(shè)計使用蜂窩夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的厚度,其二是注意蜂窩夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的方向性,特別是在采用蜂窩夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料設(shè)計制造承受一定載荷零部件的時候。當(dāng)然,除了以上兩個問題之外,還要考慮按照運用結(jié)構(gòu)需要如何設(shè)計蜂窩夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料中的預(yù)埋件等問題,但這都不是材料設(shè)計的共性問題。3.1蜂窩夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料在外力作用下的變形與應(yīng)力一般說來,蜂窩夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料主要用于制造受均布外載荷作用下的零部件,目前對于蜂窩夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料有一些成熟的設(shè)計計算方法。對于長方形的蜂窩夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料,在均布外載荷作用下,其變形量可按下面的公式計算(圖5: