三明治结构应力载荷下的不稳定形状及结构稳定性

在三明治单元的使用中，由于压应力载荷的作用，可出现不同的不稳定形状[HER 80]。如表17-4所示，可分为：

表17-4 三明治梁的稳定性情形

●总不稳定性，当单元整个发生挠曲；

●局部不稳定性，如果一个或者两个表层在压应力载荷作用下发生短波纹状凸起，或对于结构形芯，壁在切应力作用下变得不稳定。

在这两种情形下，都将超出一定的与几何形状相关的极限值。

在这种情形下，凸起的波纹长度与表层的临界压弯应力取决于表层抗弯刚度与形芯刚度的比例关系。在薄表层（t<<h）与正弦形凸起的前提条件下，可根据下式求得半波纹长度：

这里必须要考虑到一个放大因子C_A，该因子与载荷大约成比例关系。以同样的方式可计算出压弯应力。为此，有公式

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其中，C_K理论=0.82，C_K实际≈0.5。

这里，E_T为表层材料的正切模量，E_Kx为弹性模量，G_Kx为形芯的滑移模数。

图17-11所示为采用以上方程式进行的一个评估。结果再一次表明了，结构化形芯大大优于均质形芯。举例来说，均质泡沫材料形芯对铝表层抵御短波纹凸起几乎没有什么作用；如果采用密度为ρ_K≈0.5～0.6kg/cm³（相当于形芯填充度α_K≈2%）的蜂窝结构形芯，则板材的表层强度可接近屈服点。

图17-11 在表层产生皱褶情况下形芯的支承作用[WIE 79]

如果表层厚度对于蜂窝内径的比例太小，则有可能在蜂窝形芯不发生变形的情形下，蜂窝壁之间的表层产生扭曲变形。在比例超过t/b≥0.05后，直至屈服点载荷才不会发生波纹凸起。

[1]如今，出于回收方面的考虑（如：欧盟旧车法规），必须考虑到可再加工性。因此，有必要对采用热固性基的纤维增强塑料作为覆盖层进行新的评估。相反地，采用热塑性塑料发泡的金属覆盖层更可靠。

[2]粘结剂的拉伸-抗剪强度约在τ_zB≈20～35MPa范围。