|
ffice ffice" />
假如我們把鋼結構叫‘重型結構’的話，鋁結構就是‘輕結構’，它的設計與鋼結構是完全不同的，或者說根本就是兩碼事。有些時候，因為某些需求，你必須設計鋁結構。
鋁結構得到充分的發展是在二戰時期，當時是‘玩命時代’，你的飛機速度快，靈活，載彈量大，生存條件好，你就有了制空權，一旦有了這東西，就可以在人家頭上扔炸彈，炸掉滾針軸承廠，潛艇制造廠，Me109 的組裝廠、重水廠，最后納粹就玩完了。
在這場競爭中，美國佬勝出，直到制造出B29的時候，世界知道，大局已定了。
鋁是一種柔軟而耐氧化的物質，正是因為這些特點，它不太適合做結構件使用，首先是不宜焊接，另外是比鋼材的耐溫性能差許多，但對于某些領域又必須使用它，于是人們開發了許多與鋼結構完全不同的設計方式來利用鋁及其合金結構。
由于鋁的機械性能差，美國率先開發所謂的‘硬鋁’用作航空材料，除少量必須用鋼材的結構以外，當年的大型轟炸機的機身和機翼都是這東西，由于鋁的延展性能好，做結構件時，要充分利用這種性能，使應力大的地方實行一體化的結構設計，避免使用鉚接，連接的位置可以在‘中性線’上，大大地提高了鋁結構的整體承載能力。這一點和鋼結構的設計完全不同。
這種設計思想一直延續到今天，當代的高速列車就采用了大量的鋁結構件，這些結構件是大型的鋁型材，從車廂的斷面上看，是由幾塊大型型材拼接而成的，受力區域都是連續結構，不會有焊接或鉚接的設計結構。假如你原來是搞鋼結構的人，后來轉到設計鋁結構，你就要特別注意這一點，你必須要能獨立拆解一個鋁斷面，用什么方式提高強度和剛度？用什么方式進行聯結？同時要知道熱擠機是否可以擠出你要的斷面，有沒有這么大的力能參數。
你覺得很難嗎？其實也不難！像我這樣的笨家伙都是自行拆解鋁斷面，設計剛度的，你一定可以做到的。
把鋁結構聯結到一起的方式也不如鋼結構多，早年一般是鉚接，今天還在用，世界上鉚制鋁的鉚接設備和鉚釘并不很多，說白了吧！就美國佬和歐洲有。日本準備要造100噸級以上的大飛機了，為什么沒有早動手，他不好意思說，我替小鬼子說了：日本沒有合適的航空鉚釘。我不算泄漏日本人的秘密吧！
今天，鋁結構可以焊接，當然，方法比較特殊，還有一種被稱為‘摩擦攪拌焊’的工藝，做厚結構時也用得比較好。
假如你做鋁結構設計，能設計斷面，會計算，再能拆了這個結構，分塊做型材，再將其聯結起來，你就會有飯吃，做這個的家伙比作鋼結構掙錢多，這只是我悄悄告訴你的呀！你可別告訴其他人，否則，別人都學會了和你爭飯碗。
隨著人們對航空器‘更高、更大、更快、更遠、壽命更長、事故條件下的生存能力更強’的多‘更’要求，鋁材已經遠遠不能滿足這些要求了。無論是強度、剛度和溫度適應性及穩定性能都不夠了。這時，纖維熱壓增強材料就開始逐步登上歷史舞臺了。
這些纖維熱壓增強材料主要是做結構用的碳纖維結構材料和做蒙皮及結構翼板的凱夫拉夾層材料。
碳纖維的模量很大，用它制作的結構，在有很高的強度的同時可以有很大的剛性，這是其它材料所不具備的。碳蜂窩結構是歷史上最強的蜂窩結構。
凱夫拉夾層結構是由凱夫拉纖維和薄鋁板的多層復合體，歐洲稱‘凱夫拉三明治’，由于它的模量略小，具有一定的彈力和變形能力，是作輕結構蒙皮的上等材料，有時是唯一的選擇。
作碳纖維結構設計時，你主要是考慮用什么結構形式，它和加工方法有密切的關系。在斷面很薄的時候，蜂窩結構是你的唯一選擇。會蜂窩結構的設計，你可以有一碗不錯的飯，就可以作真正的白領了。
纖維熱壓增強材料的聯結就比較特殊了，它與鋼鐵結構和鋁結構的聯結方式是截然不同的。這種材料一般是采用粘--鉚聯結方式。承載的聯結體是環氧或類環氧膠，而鉚釘只是輔助固定的方式，無論是哪國的鉚釘都不會有這樣大的聯結強度。
粘--鉚結構有其致命的缺陷，腐蝕會沿著邊界層滲透，當層間結構被破壞到一定的程度，這種看似無敵的結構體就會瞬間崩潰，而在這之前是沒有任何先兆的。
在設計過程中，要特別注意標注材料的表面處理和粘接方式，以及搭接界面的封閉處理。總體技術要求要標明多長的周期要進行層間結構的探傷處理，探傷顯示的損壞結果到什么程度就要報廢，而不管它看起來是新還是舊。否則，發生事故的時候，要拿你是問！
碳纖維還被用來作為結構的增強材料，粘接在梁體的表面以提高強度，它屬于專門的學科。
你需要學習的實際是兩種東西，一種是碳纖維結構件，一種是碳--鈦復合拉桿，學會這兩種東西，可以設計F1 或者設計飛行器。
在工程設計的時候，有時客戶會提一兩種特殊的結構給你，這是你的附屬結構，一種是間隔消音結構，結構體之間要有一定的距離，內表面要粘貼某規格的瀝青石棉氈，結構之間要懸掛式布置一定克重的玻璃纖維氈，這是依據聲頻特性計算出來的，有些時候這些東西你也必須會。
再有一種東西就是防彈結構，防炮彈的東西不是咱設計的范疇，那東西咱搞不了。防槍彈的結構主要是硬式和軟式兩種，軟式的也是一種凱夫拉夾層復合結構，以前要自己設計，現在可以買得到。
說‘靜態結構’和設計，俺就知道這些了，按中國成語說‘坐井觀天’，俺就是那只井底的大蛤蟆，也希望有一天爬到井臺上來看看世界，但，很難啊！不過，上面說的這些東西，俺可以替你做，即使是纖維材料，俺從壓機替你做，做了設備再替你設計結構。
具體你要知道多少東西，那就要看你自己了，客戶要儂作什么，儂沒有自己的選擇，白相白相以后就得干活，到底是鋼結構、鋁結構、還是復合結構，你的老板說了算，你說不會，他不給你發薪水，俄著你！你沒轍吧！你和我畢竟不同，我只是一介混事之徒，誰拿我能怎么樣？
說到搞‘運動結構’設計的家伙，有時看不起搞‘靜態結構’設計的人，在有些場合也是有一定的道理的。
待續------------------------------------------------------------------- | 
發表于 2007-8-1 10:36:00
QQ好友和群
QQ空間
發表于 2007-8-1 11:33:05
