Structures, propriétés et applications du nid d'abeilles dans la fabrication de composites

Les structures en nid d'abeilles sont constituées d'un réseau de cellules creuses à parois minces qui ont des capacités de compression et de cisaillement relativement bonnes hors du plan tout en étant de faible densité.

Les structures en nid d'abeilles sont constituées d'un réseau de cellules creuses à parois minces qui ont des capacités de compression et de cisaillement relativement bonnes hors du plan tout en étant de faible densité.

Bien que la géométrie des structures en nid d'abeilles puisse varier considérablement, toutes les structures en nid d'abeilles ont un réseau de cellules creuses à parois minces qui sont souvent hexagonales et colonnaires.Les structures en nid d'abeille permettent une minimisation des matériaux pour réduire le poids et l'argent pendant la phase de conception.De plus, les structures en nid d'abeilles ont des propriétés de compression et de cisaillement hors plan extrêmement élevées malgré leur faible densité, ce qui implique qu'elles ont des résistances spécifiques très élevées.En conséquence, les matériaux à structure en nid d'abeille sont populaires dans l'industrie aérospatiale.Cliquez ici pour Panneaux sandwich à âme en nid d'abeille.

Tissus en maille nid d'abeille

Une application fréquente des matériaux en nid d'abeilles consiste à utiliser un maillage en nid d'abeilles pour minimiser ou produire des turbulences de vent en fonction de la situation.Le rapport de longueur (longueur par rapport au diamètre des cellules en nid d'abeille) est une considération cruciale lors de la création du maillage.L'intensité de la turbulence est réduite pour des rapports de longueur inférieurs à un, ce qui rend ces matériaux excellents pour une utilisation sur la grille avant d'un véhicule.Des rapports de longueur plus longs, d'autre part, ont tendance à réduire la turbulence latérale et les tourbillons dans l'écoulement du vent.Cependant, lorsqu'ils sont utilisés sans écrans, ils augmentent la sévérité de la turbulence, c'est pourquoi les nids d'abeilles et les écrans sont couramment utilisés dans les souffleries actuelles.

Exemples de structures en nid d'abeilles naturelles

Les ruches et l'altération en nid d'abeille dans les roches, les tripes et les os sont des exemples naturels d'architecture en nid d'abeille.Les structures en nid d'abeilles artificielles sont souvent des composites à structure sandwich avec des plaques minces entourant des noyaux en nid d'abeilles.De nombreux matériaux différents peuvent être utilisés pour former le noyau en fonction de la situation, tels que le papier et les thermoplastiques pour les faibles charges ou l'aluminium ou les polymères renforcés de fibres pour les charges lourdes.

Propriétés mécaniques des structures en nid d'abeilles

Les caractéristiques mécaniques des structures en nid d'abeilles sont orthotropes, ce qui signifie que leurs valeurs changent en fonction de l'orientation de la contrainte dans le matériau.Par conséquent, les deux plans de symétrie doivent être identifiés et séparés.La direction la plus forte est la direction L, tandis que la direction la plus conforme est la direction W (positionnée à 60o de la direction L si le nid d'abeilles est un hexagone régulier).

Les matériaux en nid d'abeilles sont traditionnellement produits en utilisant trois méthodes : l'expansion, l'ondulation et le moulage.Aujourd'hui, les matériaux composites en nid d'abeille sont créés par l'utilisation de l'expansion et de l'ondulation.Les matériaux métalliques en nid d'abeilles (généralement l'aluminium) sont créés uniquement par le processus d'expansion.Les matériaux thermoplastiques en nid d'abeilles, d'autre part, sont souvent créés par des méthodes d'extrusion, puis découpés pour former des feuilles en nid d'abeilles.