הסיבה שהפנלים המורכבים של אלומיניום חלת דבש קלים ב -60% מלוחות אלומיניום מוצקים ומציעים עמידות ועמידות השפעה מעולה נובעת בעיקר מתכנון מבנה הכריך הייחודי של חלת הדבש שלהם והפצת חומרים מיטבית. להלן הסבר מכניקה מבנית מפורטת:
1. ליבת המשקל הקל: ניצול חומרים יעיל של מבנה חלת הדבש
(1) עיקרון מכני של מבנה חלת הדבש
- אופטימיזציה של חלוקת חומרים: מבנה חלת הדבש מרכז את החומר על המשטחים העליונים והתחתונים (לוחות) ואת הקצוות המשושה של ליבת חלת הדבש, ואילו המרחב הפנימי של ליבת חלת הדבש (חורי דבש) מלא באוויר, מה שמפחית מאוד את כמות החומר המשמש.
- יעילות מבנית גבוהה: החורים המשושים של מבנה חלת הדבש הם בעלי תכונות איזוטרופיות ויכולים להשיג קשיחות מבנית מרבית בעזרת שימוש מינימלי בחומרים. מחקרים הראו כי צפיפות פני השטח (משקל ליחידה) של מבנה הכריך של חלת הדבש היא רק 30% -40% מזו של צלחת מוצקה, אך נוקשות הכיפוף שלו (יכולת להתנגד לעיוות בעת כיפוף) יכולה להיות קרובה ל 100% מזו של צלחת מוצקה.
(2) השוואה במשקל
{{0 זרה ניתן לתכנן את הלוח המורכב של חלת הדבש אלומיניום להיות 20 מ"מ (עובי הלוח הוא 2 מ"מ + ליבת חלת הדבש היא 14 מ"מ), אך המשקל הכולל הוא רק כ 40% מהפאנל המוצק (מכיוון שגרעין חלת הדבש מלא באוויר).
2. שיפור אנטי - ביצועי התנגשות: ספיגת אנרגיה ופיזור לחץ
(1) מנגנון חיץ של מבנה חלת דבש
- Multi - פיזור אנרגיה ברמה: כאשר מושפעים, החורים המשושים של מבנה חלת הדבש סופגים אנרגיה דרך עיוות פלסטי (כגון אבזם או שבר של קיר הדבש). תהליך עיוות זה יכול להאריך ביעילות את משך כוח ההשפעה ולהפחית את שיא כוח ההשפעה המיידי.
- פיזור מתח: דופן חלת הדבש של מבנה חלת הדבש מפזר את כוח ההשפעה בכל המבנה כדי למנוע ריכוז מתח. כאשר מושפעים צלחת אלומיניום מוצקה, הלחץ מרוכז בנקודת המגע, שיכולה להוביל בקלות לקרע מקומי; בעוד שמבנה חלת הדבש מעביר את הלחץ באופן שווה למבנה הכללי של הפאנל ולליבת חלת הדבש דרך אפקט "הגישור" של קיר חלת הדבש.
(2) תמיכה בנתונים ניסיוניים
- על פי המידע בבסיס הידע, חוזק ההשפעה של הפאנל המורכב של האלומיניום חלת הדבש הוא גבוה פי 10 מזה של גרניט עבה 3 מ"מ, ואחרי השפעה, הוא נשבר רק באופן מקומי, והמבנה הכללי נשאר שלם.
- התנגדות ההשפעה של לוחית האלומיניום המוצקה תלויה בעיקר בעובי, בעוד שמבנה חלת הדבש משיג יעילות ספיגת אנרגיה גבוהה יותר באמצעות תכנון מבני (ולא פשוט להגדיל את העובי).
3. עמידות משופרת: יציבות מבנית וחיי עייפות
(1) אנטי - עיצוב עייפות
- יציבות ליבת חלת דבש: החורים המשושים של מבנה חלת הדבש הם בעלי יציבות גיאומטרית גבוהה במיוחד ואינם מועדים לזחילה (עיוות פלסטי איטי) תחת עומסי מונחים ארוכים {}}}. לוחות אלומיניום מוצקים מועדים למיקרו -סרקים תחת עומסים חוזרים ונשנים, ואילו קירות חלת הדבש של מבנה חלת הדבש יכולים למנוע התפשטות סדק.
- הגנה על לוח: לוחות האלומיניום על המשטחים העליונים והתחתונים (בדרך כלל בעובי 0.5-3 מ"מ) לא רק מספקים חוזק גבוה, אלא גם מגנים על ליבת חלת הדבש מהסביבה החיצונית (כגון לחות, קורוזיה כימית), ובכך מאריכים את חיי השירות שלה.
(2) התנגדות סביבתית
- ספיגת מים נמוכה: מבנה התא הסגור- של ליבת חלת הדבש (כגון קצף PET או חומר PP) מונע חדירת לחות, הימנעות מקורוזיה או אובדן חוזק כתוצאה מלחות.
- יציבות תרמית: מקדם ההתרחבות התרמי של מבנה חלת הדבש קרוב לזה של לוחית האלומיניום המוצקה, אך כאשר הטמפרטורה משתנה, שכבת האוויר של ליבת חלת הדבש יכולה לאגץ לחץ תרמי ולהפחית את הסיכון לעיוות.
4. השוואה בין דגמי מכניקה מבנית
| אינדקס ביצועים|לוח אלומיניום מוצק|לוח מורכב אלומיניום חלת דבש |
| משקל|100% (קו בסיס)|40% -60% (ליבת חלת דבש מלאה באוויר) |
| קשיחות גמישות|100%|80% -100% (תלוי בעובי הפאנל ועיצוב ליבת חלת דבש) |
| התנגדות השפעה|תלוי בעובי (מערכת יחסים לינארית)|ספיגת אנרגיה באמצעות עיוות ליבת חלת דבש (לא - שיפור ליניארי) |
| חיי עייפות|רגישים לכישלון עקב מיקרו -סריקים|קירות חלת דבש מונעים התפשטות סדק, הרחבת החיים |
5. אימות יישום מעשי
- קירות וילון אדריכליים: העיצוב הקל של לוחות מורכבים של אלומיניום חלת דבש מפחית את המשקל של {}- קירות חיצוניים לבניית קירות חיצוניים ב -60%, ובמקביל מציעים גם לחץ רוח מעולה והתנגדות סייסמית לעומת לוחות אלומיניום מוצקים.
- אריזת לוגיסטיקה: לדוגמה, לוחות תיבה חלולים של Ailitai, המשתמשים במבנה דבש דומה, שומרים על שלמות מבנית של יותר מ- 90% לאחר 80 מחזורים, מה שמפגין את עמידותם העולה בהרבה על זו של האריזה המסורתית.
- Aerospace: מבני חלת דבש נמצאים בשימוש נרחב בפיוסליות מטוסים ותושבי לוויין בגלל האיזון המושלם שלהם בין קשיחות קלה לקשיחות גבוהה.
לוחות מורכבים אלומיניום חלת דבש, דרך מבנה הכריך החדשני של חלת הדבש שלהם, משיגים איזון של קל משקל וחוזק גבוה מבחינת תכונות מכניות:
- משקל קל: מילוי האוויר של ליבת חלת הדבש מפחית משמעותית את השימוש בחומרים, וכתוצאה מכך משקל שהוא רק 40% -60% מזה של לוחות אלומיניום מוצקים.
- הגנת ההשפעה: מנגנון עיוות הפלסטיק והפיזור הלחץ של קירות חלת הדבש משפר משמעותית את יכולת ספיגת האנרגיה.
- עמידות: יציבות מבנה חלת הדבש, בשילוב שכבת המגן של הפאנל, מרחיבה את חיי השירות שלו.
תכנון מבני זה הוא מודל לשילוב של מכניקת מדעי חומרים ומכניקה הנדסית. הוא נמצא בשימוש נרחב בבנייה, תחבורה, לוגיסטיקה ושדות אחרים, והפך למידת מידה עבור חומרים קלים בעלי ביצועים גבוהים -.