材料性能对轻量化设计的重要性

用于三明治单元的材料可根据具体情况进行选择，也就是说，要考虑应力载荷的大小以及一些附加的要求，如隔声、隔热、防潮、防水等。

由于功能上的原因，形芯材料的性能特别重要。形芯材料的密度要小，可承受垂直于中心平面的压应力（σ_b）和切应力（τ_xz、τ_yz），并且能给复合结构予足够的整体刚度、稳定性与支承性能。为此，要求材料有足够的压力模数E_Kz与相应的抗剪模数G_Kxz、G_Kyz，弹性模量E_Kx、E_Ky可以相对很小。在表17-1中又给出了几种多孔材料，这些材料通常用于形芯填充。可以看出，与最常用的表层材料钢、铝与玻璃纤维增强塑料（GFK）、碳纤维增强塑料（CFK）、芳纶纤维增强塑料（AFK）的力学性能值相比，这些泡沫材料的力学性能值几乎小到可以忽略不计。表17-2进一步给出了密度大致相同的塑料泡沫与蜂窝的对比。可以看出，蜂窝的抗压强度和抗剪强度明显高于泡沫结构的抗压强度和抗剪强度。

表17-1 用于形芯填充的塑料泡沫的力学性能值

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表17-2 形芯填充物力学性能值比较

蜂窝还具有更好的弹性模量和滑移模数。密度越大，这些性能就越突出。蜂窝结构的缺点则是与表层连接比较困难。泡沫可以大面积粘接，而蜂窝结构则只在确定的线上连接（在某些情况下也可以采用角焊缝连接）。从下面的构造原理对比可以看出，总的来说，考虑到重量对刚度的比例与抗不稳定性能力，结构化的形芯明显优于均质化形芯。