JPS5953866B2 - サンドイツチパネル - Google Patents
サンドイツチパネルInfo
- Publication number
- JPS5953866B2 JPS5953866B2 JP8306378A JP8306378A JPS5953866B2 JP S5953866 B2 JPS5953866 B2 JP S5953866B2 JP 8306378 A JP8306378 A JP 8306378A JP 8306378 A JP8306378 A JP 8306378A JP S5953866 B2 JPS5953866 B2 JP S5953866B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- face
- sandwich panel
- core material
- core
- spherical
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Landscapes
- Panels For Use In Building Construction (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は面材と芯材で構成されるサンドイッチパネルに
係り、特に面材を軽量化するに好適な断面形状を有する
サンドイッチパネルに関する。
係り、特に面材を軽量化するに好適な断面形状を有する
サンドイッチパネルに関する。
従来からサンドイッチパネルは軽量で薄いにもかかわら
ず強靭であるという特性のため、航空機、車両、船舶及
び建築などの分野において、それぞれ用いられている。
以下、これらのサンドイッチパネルについて図面を用い
て説明する。第１図乃至第４図は従来の代表的なサンド
イッチパネルについて示したものである。図において、
１及び１’は平板の面材、２〜６は芯材でそれぞれハニ
カム、波板、パルサ材、発泡材及び球材である。一般に
サンドイッチパネルの強度並びに防音、断熱などの特性
は、前記の芯材の材質、構造により異なる。芯材として
第１図及び第２図゜に示すような金属性のハニカム２及
び波板３を使用したものは、強度面からの問題はほとん
ど生じないが、上、下の面材１及び１’が金属間の接触
状態となり、断熱に対して不利である。また、一般的に
高価である。ｉ−方、第３図及び第４図に示すように芯
材としてパルサ材４及び発泡材５を使用した・ものは、
逆に防音、断熱特性は優れているが強度特性が低下する
。
ず強靭であるという特性のため、航空機、車両、船舶及
び建築などの分野において、それぞれ用いられている。
以下、これらのサンドイッチパネルについて図面を用い
て説明する。第１図乃至第４図は従来の代表的なサンド
イッチパネルについて示したものである。図において、
１及び１’は平板の面材、２〜６は芯材でそれぞれハニ
カム、波板、パルサ材、発泡材及び球材である。一般に
サンドイッチパネルの強度並びに防音、断熱などの特性
は、前記の芯材の材質、構造により異なる。芯材として
第１図及び第２図゜に示すような金属性のハニカム２及
び波板３を使用したものは、強度面からの問題はほとん
ど生じないが、上、下の面材１及び１’が金属間の接触
状態となり、断熱に対して不利である。また、一般的に
高価である。ｉ−方、第３図及び第４図に示すように芯
材としてパルサ材４及び発泡材５を使用した・ものは、
逆に防音、断熱特性は優れているが強度特性が低下する
。
特に発泡材５を利用した場合は、芯材が非弾性で硬度も
ほとんどなあことから面材に局部的な集中荷重が作用し
た場合、面材は板厚の減少にともない、局所的な変形を
生じやすくなる。このため、局所的変形すなわちへこみ
量が厳しく制限される設計仕様、たとえば車両の床材な
どに使用する場合は、他の芯材のサンドイツチパネルに
比較して面材の板厚が増加し、軽量化の面で不利となる
。またバルサ材４の場合は芯材の重量が大きく、全体の
重量が増加する欠点がある。第５ａ，ｂ図は前記第１図
乃至第４図に示すサンドイツチパネルの個々の特徴を含
む構造として最近検討されているもので、芯材に弾性を
有する軽量、安価な高分子材料製の中空の球材６を使用
している。この球材６は第６図に示すような荷重Ｐが作
用した場合、図示するように弾性変形を生ずるため、面
材１全体では第７図に示す弾性床材梁のような変形挙動
となる。しかし、この場合も第７図のＤ部に示すように
荷重点が隣接する球材６の中点に位置したときには、前
記の発泡材５に比較すると，改善されてはいるがこの球
材間で局部的な変形を生じやすい。このため、面材の薄
肉化すなわちサンドイツチパネルの一層の軽量化には困
難があつ〜 本発明の目的は、面材の材料強度特性を効果的二に発揮
させることにより局所的剛性を向上させ、面材を薄肉化
し、軽量で強度的に十分満足するサンドイツチパネルを
提供することにある。
ほとんどなあことから面材に局部的な集中荷重が作用し
た場合、面材は板厚の減少にともない、局所的な変形を
生じやすくなる。このため、局所的変形すなわちへこみ
量が厳しく制限される設計仕様、たとえば車両の床材な
どに使用する場合は、他の芯材のサンドイツチパネルに
比較して面材の板厚が増加し、軽量化の面で不利となる
。またバルサ材４の場合は芯材の重量が大きく、全体の
重量が増加する欠点がある。第５ａ，ｂ図は前記第１図
乃至第４図に示すサンドイツチパネルの個々の特徴を含
む構造として最近検討されているもので、芯材に弾性を
有する軽量、安価な高分子材料製の中空の球材６を使用
している。この球材６は第６図に示すような荷重Ｐが作
用した場合、図示するように弾性変形を生ずるため、面
材１全体では第７図に示す弾性床材梁のような変形挙動
となる。しかし、この場合も第７図のＤ部に示すように
荷重点が隣接する球材６の中点に位置したときには、前
記の発泡材５に比較すると，改善されてはいるがこの球
材間で局部的な変形を生じやすい。このため、面材の薄
肉化すなわちサンドイツチパネルの一層の軽量化には困
難があつ〜 本発明の目的は、面材の材料強度特性を効果的二に発揮
させることにより局所的剛性を向上させ、面材を薄肉化
し、軽量で強度的に十分満足するサンドイツチパネルを
提供することにある。
本発明の特徴とするところは芯材に中空の球材を利用し
たサンドイツチパネルにおいて、面材にこ作用する面外
からの荷重を受ける面材の断面形状を、球形の芯材に一
部そわせて波形とすることにより、面内力に近いものと
し、面材の局所的剛性を向上させ、薄肉化できるように
したことである。
たサンドイツチパネルにおいて、面材にこ作用する面外
からの荷重を受ける面材の断面形状を、球形の芯材に一
部そわせて波形とすることにより、面内力に近いものと
し、面材の局所的剛性を向上させ、薄肉化できるように
したことである。
次に本発明の一実施例であるサンドイツチパネルを図面
を用いて詳細に説明する。
を用いて詳細に説明する。
第８ａ，ｂ図は本発明を適用したサンドイツチパネルを
示したものである。図において、球材６及び接着剤７は
従前の通りであり、面材９及び９″は該球材６の４曲面
形状に適合する凹凸状の彼型断面を有する面材（以後、
波型面材と称す）である。サンドイツチパネルは基本的
にはこのような部品で構成され、波型面材９及び９″と
中空の球材６とはそれぞれ接着剤７で結合する。球材６
は弾性を有し、かつ防音、断熱特性が優れた高分子材料
で製作する。このようなサンドイツチパネルに面外から
の荷重が作用した場合、全体的には第７図に示すように
個々の球材６が弾性の変形挙動を示し、面材全体で荷重
を分担する。
示したものである。図において、球材６及び接着剤７は
従前の通りであり、面材９及び９″は該球材６の４曲面
形状に適合する凹凸状の彼型断面を有する面材（以後、
波型面材と称す）である。サンドイツチパネルは基本的
にはこのような部品で構成され、波型面材９及び９″と
中空の球材６とはそれぞれ接着剤７で結合する。球材６
は弾性を有し、かつ防音、断熱特性が優れた高分子材料
で製作する。このようなサンドイツチパネルに面外から
の荷重が作用した場合、全体的には第７図に示すように
個々の球材６が弾性の変形挙動を示し、面材全体で荷重
を分担する。
一方、永久変形にもとづくへこみ量に大きく影響する波
形面材９の球材６間のいわゆる局所的変形は、第９図に
示すように球状６に囲まれた範囲を半球面とし、分布荷
重が作用したとしてモデル化すると膜変位となり弾性範
囲内では（１）式で示すようになる。
形面材９の球材６間のいわゆる局所的変形は、第９図に
示すように球状６に囲まれた範囲を半球面とし、分布荷
重が作用したとしてモデル化すると膜変位となり弾性範
囲内では（１）式で示すようになる。
比較のため従来の平板の場合（以後、平型面材と称す）
も同様に、第１０図に示すようにモデル化すると最大変
形量は（２）式となる。そこで彼型と′Ｔ′至凹材Ｔ及
ひｊについてＫ１＝Ｒと仮定し、（１），（２）式を単
位変形量当りの荷重Ｐ／δで表わし比較すると、（３）
式のようになる。
も同様に、第１０図に示すようにモデル化すると最大変
形量は（２）式となる。そこで彼型と′Ｔ′至凹材Ｔ及
ひｊについてＫ１＝Ｒと仮定し、（１），（２）式を単
位変形量当りの荷重Ｐ／δで表わし比較すると、（３）
式のようになる。
ここで、Ｋ，：波型面材の（Ｐ／δ）／平型面材の（Ｐ
／δ）（３）式において、サンドイツチパネルではＲ２
〉２ｔ２となり、Ｋ，〉１である。
／δ）（３）式において、サンドイツチパネルではＲ２
〉２ｔ２となり、Ｋ，〉１である。
換言すれば、波型面材の場合が平型面材に比較して、同
一荷重に対する変形量は小さくなる。また、最大応力は
それぞれ（４），（５）式で表わされる。ここで゛、σ
Ｗ，σｐ：応力（Ｋｇ／Ｍｍ２）前記の変形量の場合と
同様に比較すると（６）式となる。
一荷重に対する変形量は小さくなる。また、最大応力は
それぞれ（４），（５）式で表わされる。ここで゛、σ
Ｗ，σｐ：応力（Ｋｇ／Ｍｍ２）前記の変形量の場合と
同様に比較すると（６）式となる。
ノ
ここで、ＫＯ：波型面材の応力／平型面材の応力（６）
式において、２ｔ〈３Ｒであり、ＫＯく１となる。
ここで、ＫＯ：波型面材の応力／平型面材の応力（６）
式において、２ｔ〈３Ｒであり、ＫＯく１となる。
すなわち、彼型面材の場合が平型面材に比較して応力は
小さくなる。このような両者の変形量及び応力の関係は
、第１１図から明らかなように面材９と球材６の接着面
で波型面材９に凸部を形成して、球材６と同一の曲率半
径をもたせることにより面材と球材の非接触部の長さが
短くなりＲ〉Ｒ１となるため、それぞれＲ４／Ｒ２←１
，Ｒ１／Ｒ倍助長されることとなる。このような波型と
平型面材の変形量及び応力の関係は、集中荷重が作用し
た場合にもほぼ同様の傾向となる。以上の結果から明ら
かなように、面材に球形に近い曲率半径を有する波型形
状を設けることにより、面材に作用する面外からの荷重
は面内力となり、永久変形にもとづくへこみ量並びに応
力は小さくなる。
小さくなる。このような両者の変形量及び応力の関係は
、第１１図から明らかなように面材９と球材６の接着面
で波型面材９に凸部を形成して、球材６と同一の曲率半
径をもたせることにより面材と球材の非接触部の長さが
短くなりＲ〉Ｒ１となるため、それぞれＲ４／Ｒ２←１
，Ｒ１／Ｒ倍助長されることとなる。このような波型と
平型面材の変形量及び応力の関係は、集中荷重が作用し
た場合にもほぼ同様の傾向となる。以上の結果から明ら
かなように、面材に球形に近い曲率半径を有する波型形
状を設けることにより、面材に作用する面外からの荷重
は面内力となり、永久変形にもとづくへこみ量並びに応
力は小さくなる。
したがつて、サンドイツチパネル全体で重量割合の大き
い面材の板厚を小さくすることができ、軽量化が可能と
なる。また、防音及び断熱特性も中空の球材６を使用し
、上、下の面材間に空気層を設けており、従来の発泡材
と芯材とした場合とほぼ同等となる。第１２ａ，ｂ図は
、本発明の他の応用例を示したもので、前記の第８ａ，
ｂ図と異なるのは、波型面材９の凹部９ａ及び９″ａと
球材６″を接触させたもので、このため球材６″の外面
には面材９との接触部６ａを凹型にしている。
い面材の板厚を小さくすることができ、軽量化が可能と
なる。また、防音及び断熱特性も中空の球材６を使用し
、上、下の面材間に空気層を設けており、従来の発泡材
と芯材とした場合とほぼ同等となる。第１２ａ，ｂ図は
、本発明の他の応用例を示したもので、前記の第８ａ，
ｂ図と異なるのは、波型面材９の凹部９ａ及び９″ａと
球材６″を接触させたもので、このため球材６″の外面
には面材９との接触部６ａを凹型にしている。
また、第１３図は本発明の更に他の変形例を示したもの
で、芯材１０として半球形のものを用いた場合において
も、波型面材９の凹部が半球１０の非球面部１０，ａに
位置し、凸部が球面部１０ｂと接触するように組合せる
。このような面材と芯材の組合せでも、前記と同一の効
果を有する。本発明によれば、面材の球材との非接触部
の剛性をあげるため、サンドイツチパネルの全体重量の
大部分を占める面材の板厚を薄肉にすることができ、軽
量化できるという効果がある。
で、芯材１０として半球形のものを用いた場合において
も、波型面材９の凹部が半球１０の非球面部１０，ａに
位置し、凸部が球面部１０ｂと接触するように組合せる
。このような面材と芯材の組合せでも、前記と同一の効
果を有する。本発明によれば、面材の球材との非接触部
の剛性をあげるため、サンドイツチパネルの全体重量の
大部分を占める面材の板厚を薄肉にすることができ、軽
量化できるという効果がある。
第１図乃至第４図は従来の代表的なサンドイツチパネル
を示したもので、第１図は芯材にハニカム、第２図は芯
材に波板、第３図は芯材にバルサ材、第４図は芯材に発
泡材をそれぞれれ使用した場合の概略構造図、第５ａ図
は現在考えられている芯材に球材を使用したサンドイツ
チパネルの構造図、第５ｂ図は第５ａ図のＡ−Ａ断面図
、第６図は第５図に表わす球材の弾性変形状態を示す説
明図、第７図は第５図に示すサンドイツチパネルに面外
からの荷重が作用した場合の面材の変形状態を示す説明
図、第８ａ図は本発明の一実施例であり、面材が波型の
断面形状であるサンドイツチパネルを示す構造図、第８
ｂ図は第８ａ図のＢ一Ｂ断面図、第９図及び第１０図は
本発明及び従来の面材に面外からの荷重が作用した場合
を局所的”にモデル化した説明図、第１１図は本発明に
おける波型面材と球製芯材の結合状態の詳細を示す説明
図、第１２ａ図及び第１３図はそれぞれ本発明の応用例
であるサンドイツチパネルを示したもので、第１２ａ図
は波型面材と球材の接触位置を変・化させた状態を、第
１３図は芯材が半球材の場合を示す構造図、１２ｂ図は
第１２ａ図のＣ−Ｃ断面図である。 １，１″・・・面材、６・・・中空の球材、９，９″・
・・波型面材、１０・・・半球材。
を示したもので、第１図は芯材にハニカム、第２図は芯
材に波板、第３図は芯材にバルサ材、第４図は芯材に発
泡材をそれぞれれ使用した場合の概略構造図、第５ａ図
は現在考えられている芯材に球材を使用したサンドイツ
チパネルの構造図、第５ｂ図は第５ａ図のＡ−Ａ断面図
、第６図は第５図に表わす球材の弾性変形状態を示す説
明図、第７図は第５図に示すサンドイツチパネルに面外
からの荷重が作用した場合の面材の変形状態を示す説明
図、第８ａ図は本発明の一実施例であり、面材が波型の
断面形状であるサンドイツチパネルを示す構造図、第８
ｂ図は第８ａ図のＢ一Ｂ断面図、第９図及び第１０図は
本発明及び従来の面材に面外からの荷重が作用した場合
を局所的”にモデル化した説明図、第１１図は本発明に
おける波型面材と球製芯材の結合状態の詳細を示す説明
図、第１２ａ図及び第１３図はそれぞれ本発明の応用例
であるサンドイツチパネルを示したもので、第１２ａ図
は波型面材と球材の接触位置を変・化させた状態を、第
１３図は芯材が半球材の場合を示す構造図、１２ｂ図は
第１２ａ図のＣ−Ｃ断面図である。 １，１″・・・面材、６・・・中空の球材、９，９″・
・・波型面材、１０・・・半球材。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 相対する金属あるいは複合材料からなる面材と、該
面材間にはさまれる複数個の球状の芯材からなるサンド
イッチパネルにおいて、前記面材の断面形状を波型形状
にしたことを特徴とするサンドイッチパネル。 ２ 特許請求の範囲第１項記載のサンドイッチパネルに
おいて、面材の波型形状の凸部が球状の芯材と接触し同
じく面材の凹部が隣接した芯材との中間点に位置するよ
うに前記面材と芯材を組合せさたことを特徴とするサン
ドイッチパネル。 ３ 特許請求の範囲第１項記載のサンドイッチパネルに
おいて、球状の芯材の外面に任意の大きさの凹部を設け
、この芯材の凹部に面材の凹部をそわせて接触させ、か
つ面材の凸部が隣接した芯材との中間点に位置するよう
に面材と芯材を組合せたことを特徴とするサンドイッチ
パネル。 ４ 特許請求の範囲第３項記載のサンドイッチパネルに
おいて、形状の凹部を大きく形成して該芯材を半球状に
し、面材の凹部が該半球の芯材の非球面部に位置し、同
じく面材の凸部が半球状の芯材の球面部と接触するよう
に面材と芯材を組合せたことを特徴とするサンドイッチ
パネル。 ５ 特許請求の範囲第１項又は第２項又は第３項又は第
４項記載のサンドイッチパネルにおいて、前記芯材を中
空にすると共に高分子材料で形成したことを特徴とする
サンドイッチパネル
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8306378A JPS5953866B2 (ja) | 1978-07-10 | 1978-07-10 | サンドイツチパネル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8306378A JPS5953866B2 (ja) | 1978-07-10 | 1978-07-10 | サンドイツチパネル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS559866A JPS559866A (en) | 1980-01-24 |
| JPS5953866B2 true JPS5953866B2 (ja) | 1984-12-27 |
Family
ID=13791718
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8306378A Expired JPS5953866B2 (ja) | 1978-07-10 | 1978-07-10 | サンドイツチパネル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5953866B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2408015A (en) * | 2003-11-14 | 2005-05-18 | Intelligent Engineering | Structural sandwich plate members with forms |
| CN105459932A (zh) * | 2015-11-23 | 2016-04-06 | 天津华夏联盛汽车部件有限公司 | 一种带缓冲的保险杠 |
-
1978
- 1978-07-10 JP JP8306378A patent/JPS5953866B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS559866A (en) | 1980-01-24 |
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