第28卷
第4期 2009年4月
吴林志教投
中国材料进展 MATERIALS CHINA
夹芯结构的设计及制备现状
吴林志"，洋世东".2
（1.哈尔滨工业大学复合材料与结构研究所，黑龙江哈尔滨
150080）
（2.哈尔滨工业大学材料科学与工程学院，黑龙江哈尔滨
150001）
满
Vol.28No. 4 Apr.2009
要：由于夹芯结构具有比强度高、比模量大等众多优点，目前被广泛应用在航空航天等领域。
从面板、芯子和面芯界面加强技术等三个方面对夹芯结构的设计和制备现状进行了介绍。重点对蜂窝夹芯结构。泡沫夹芯结构、点阵夹芯结构、格栅夹芯结构和整体夹芯结构等的设计和制备工艺以及为了提高面芯界面结合强度而不断被提出的包括Z=Pin，Stitch和Embedding等在内的面芯界面增强工艺进行了较为系统的介绍。
关键调：夹芯结构：设计；制备工艺
中图法分类号：V414.6；TB303文献标识码：A文章编号：1674-3962(2009)04-004006
Survey of Design and Manufacturing
of Sandwich Structures
WU Linzhi', PAN Shidong".2
( 1. Center for Composite Materials and Structures, Harbin Institute of Technology, Harbin 150080, China)(2. School of Materials Science and Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China)
Abstract: Sandwich structures have been widely applied in astronautics and aeronautics fields. In comparison with tra-ditional materials, sandwich structures have many advantages, namely high stiffness-to-weight ratio, high strength-to-weight ratio, and so on. The advances in design and manufacturing of sandwich structures, including facesheets, cores and interfacial reinforced technique, are presented. The design and fabrication process of several kinds of sandwich struc-tures including honeycomb sandwich, foam sandwich, truss sandwich, grid sandwich and 3D integrated sandwich, and in-
terfacial reinforced techniques such as Z-Pin, Stitch and Embedding, have been introduced in detail. Keywords : sandwich structures; design; fabrication process
1前言
人类使用芯材料已有几个世纪的历史。20世纪40 年代首次出现利用低密度的“芯子"将“蒙皮”材料分开以增加结构的弯曲刚度、减少重量的夹芯结构概念。 1943年英国海耳教授第一次采用夹芯结构（见图1)设计飞机机翼，面板（即蒙皮）采用桃花芯木，芯子采用巴萨木。20世纪60年代我国科技工作者成功地采用夹芯结构建造了直径44m的球形雷达罩。当夹芯结构承受
收稿日期：2009-04-04
基金项目：国家自然科学基金项目（90816024，10872059）、科技
部973计划项目（2006CB601206）、哈尔滨工业大学优秀团队支持计划、中国博士后科学基金面上项目（20080440887）资助
通信作者：吴林志，男，1963年生，教授，博士生导师
弯曲载荷时，面板主要承受拉伸或压缩载荷，而芯子购传递剪切力。因此在夹芯结构的设计中，面板需选用面内刚度和强度大的材料或结构，芯子则需选用面外剪切强度和剪切刚度大的材料或结构。
Face
图丨夹芯结构示意图
Fig, 1 Schematie of sandwich structures
人造夹芯结构始于二次世界大战。二战后，随着航空航天等现代工业的快速发展，各式各样的夹芯结构不断被设计和制备出来，并被广泛应用到航空航关、船舶、交通运输、建筑等领域。夹芯结构的力学性能取决于3个因素：面板结构、芯子结构以及面芯结合。