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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P0165

8.3.2 均布载荷p0167

8.3.3 单位弯矩载荷M0169

8.4 案例171

8.4.1 案例1171

8.4.2 案例2173

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NDT313

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