蜂窩夾層結(jié)構(gòu)來源于“天才的數(shù)學家兼設計師”—蜜蜂的蜂巢,利用蜂窩夾層結(jié)構(gòu)材料的輕質(zhì)、高強、高剛度等優(yōu)異性能,其必將在各個領域占有一席之地。目前國內(nèi)外常見的蜂窩板均為膠粘蜂窩板,蜂窩芯之間以及面板與蜂窩芯為物理結(jié)合,其強度、使用壽命以及允許的工作環(huán)境在很大程度上受膠粘劑制約。僅通過膠粘劑性能的改進和提高來取得在性能上的飛躍是很有局限的。釬焊法是取代膠粘法最理想的方法之一,通過釬焊方法形成的接頭為冶金結(jié)合,使用范圍大大提高,其力學性能高于其它同規(guī)格的膠粘產(chǎn)品。此外,針對現(xiàn)有焊接式蜂窩5083鋁板制備工藝復雜,難以工業(yè)化生產(chǎn)的缺點,創(chuàng)新性提出一種新結(jié)構(gòu)的蜂窩板——π型結(jié)構(gòu)蜂窩5083鋁板。 本文在前期研究基礎上,對釬焊蜂窩5083鋁板的制造方法和力學性能進行研究,并通過Ansys仿真研究釬焊蜂窩5083鋁板的力學性能,研究工作及結(jié)果主要包括： (1)釬焊蜂窩5083鋁板平壓變形過程經(jīng)歷彈性屈曲、塑性屈曲、蜂窩芯失穩(wěn)和塑性強化+壓合化等四個階段；面板在平壓過程中對蜂窩5083鋁板承載能力沒有影響；雙層蜂窩芯主要承受載荷,單層蜂窩芯壁板連接和約束雙層蜂窩芯壁板；而π型結(jié)構(gòu)蜂窩5083鋁板窩中相鄰壁板之間相互連接和約束其余壁板。 (2)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)蜂窩5083鋁板平壓強度公式π型結(jié)構(gòu)蜂窩5083鋁板平壓強度公式為但因π型結(jié)構(gòu)蜂窩5083鋁板無單雙層壁板之分,π型結(jié)構(gòu)蜂窩5083鋁板的平壓強度較傳統(tǒng)釬焊蜂窩5083鋁板的平壓強度低0.13-0.45MPa。 (3)釬焊蜂窩5083鋁板在承受側(cè)壓載荷時,左右面板通過形變可將自身承受的垂直載荷轉(zhuǎn)化為水平載荷后傳遞給中間蜂窩芯。受蜂窩芯排列方式不同,蜂窩5083鋁板縱向側(cè)壓發(fā)生酒窩型失穩(wěn),而橫向側(cè)壓發(fā)生剪切皺折失穩(wěn)。蜂窩5083鋁板縱向側(cè)壓強度大于橫向側(cè)壓強度,縱向側(cè)壓的極限載荷比橫向側(cè)壓的極限載荷略高12%。 (4)π型結(jié)構(gòu)蜂窩5083鋁板側(cè)壓強度較傳統(tǒng)蜂窩5083鋁板側(cè)壓強度高,縱向側(cè)壓強度大約高1.3%-5.5%,橫向側(cè)壓強度大約高4.2%～10%。 (5)釬焊蜂窩5083鋁板受到彎曲載荷時依面板抗拉壓強度與蜂窩芯抗剪剛度的協(xié)調(diào)性,表現(xiàn)出三種類型的失效模式：蜂窩芯坍塌失效、整體彎曲失效和面板剪切失效。 (6)π型結(jié)構(gòu)蜂窩5083鋁板與傳統(tǒng)釬焊蜂窩5083鋁板三點彎曲失效模式相似,π型結(jié)構(gòu)蜂窩5083鋁板三點彎曲破壞抗力較傳統(tǒng)蜂窩5083鋁板三點彎曲破壞抗力大,且縱向三點彎曲破壞載荷大約2.2%～10.8%,而橫向三點彎曲破壞載荷差值約為5.8%-12.9%。 (7)π型結(jié)構(gòu)蜂窩5083鋁板的綜合性能優(yōu)于傳統(tǒng)釬焊蜂窩5083鋁板。 本文的創(chuàng)新性主要體現(xiàn)為針對現(xiàn)有膠粘蜂窩5083鋁板缺陷,提出運用保護氣體Nocolok釬焊法制備釬焊蜂窩5083鋁板,同時在研究過程中再次針對釬焊蜂窩5083鋁板制備工藝復雜,難以工業(yè)化生產(chǎn)的缺點,創(chuàng)新性提出π型結(jié)構(gòu)蜂窩板(ZL200710065822.8),最后將其成功運用于設計制造風電葉片,申請國家專利8項,授權(quán)國家發(fā)明專利1項,實用新型5項。在本文最后對釬焊蜂窩金屬板進一步的研發(fā)工作及應用前景進行了討論。