Сотовая структура
Сотовые конструкции представляют собой естественные или искусственные конструкции, которые имеют геометрию сот , что позволяет свести к минимуму количество используемого материала для достижения минимального веса и минимальной стоимости материала. Геометрия сотовых структур может варьироваться в широких пределах, но общей чертой всех таких структур является массив полых ячеек, образованных между тонкими вертикальными стенками. Клетки часто имеют столбчатую и шестиугольную форму. Структура в форме сот обеспечивает материал с минимальной плотностью и относительно высокими свойствами сжатия вне плоскости и свойствами сдвига вне плоскости . [1]
Искусственные сотовые конструкционные материалы обычно изготавливаются путем наложения сотового материала между двумя тонкими слоями, которые обеспечивают прочность при растяжении. Получается сборка в виде пластины. Сотовые материалы широко используются там, где необходимы плоские или слегка изогнутые поверхности и ценна их высокая удельная прочность . По этой причине они широко используются в аэрокосмической промышленности, а сотовые материалы из алюминия, стекловолокна и современных композитных материалов используются в самолетах и ракетах с 1950-х годов. Их также можно найти во многих других областях, от упаковочных материалов в виде сотового картона на бумажной основе до спортивных товаров, таких как лыжи и сноуборды.
Искусственные сотовые конструкции включают в себя композиты сэндвич-структуры с сотовым заполнителем . [ править ] Искусственные сотовые конструкции изготавливаются с использованием различных материалов, в зависимости от предполагаемого применения и требуемых характеристик, из бумаги или термопластов., используемые для низкой прочности и жесткости для применений с низкой нагрузкой, до высокой прочности и жесткости для высокопроизводительных применений, из алюминия или пластмасс, армированных волокном. Прочность ламинированных или сэндвич-панелей зависит от размера панели, используемого облицовочного материала и количества или плотности сотовых ячеек внутри нее. Сотовые композиты широко используются во многих отраслях, от аэрокосмической, автомобильной и мебельной до упаковки и логистики. Материал получил свое название из-за визуального сходства с пчелиными сотами — шестиугольной листовой структурой.
Шестиугольный сот медоносной пчелы вызывал восхищение и недоумение с древних времен. Согласно греческой мифологии, первые искусственные соты были изготовлены Дедалом из золота методом литья по выплавляемым моделям более 3000 лет назад. [2] Маркус Варрон сообщает, что греческие геометры Евклид и Зенодор обнаружили, что форма шестиугольника позволяет наиболее эффективно использовать пространство и строительные материалы. Внутренние ребра и скрытые камеры в куполе Пантеона в Риме являются ранним примером сотовой структуры. [3] [ нужна полная ссылка]
Галилео Галилей в 1638 году рассуждает о сопротивлении полых тел: «Искусство и даже природа используют их в тысячах операций, в которых прочность увеличивается без добавления веса, как это видно в костях птиц и во многих стеблях, которые легкий и очень устойчивый к изгибу и разрушению». [4] Роберт Гук в 1665 году обнаруживает, что естественная клеточная структура пробки подобна шестиугольным сотам медоносных пчел. [5] а Чарльз Дарвин утверждает в 1859 году, что «соты улья- пчела, насколько мы можем видеть, абсолютно совершенна в экономии труда и воска». [6]
