在結(jié)構力學領域，蜂窩結(jié)構給航天器設計者帶來了很大的啟示。在開發(fā)過程中，他們采用了蜂窩結(jié)構：首先用金屬制作蜂窩，然后用兩塊金屬板夾緊，形成蜂窩結(jié)構。這種蜂窩結(jié)構強度高，重量輕。它也有利于隔音和隔熱。一些學者研究了蜂窩薄壁彎曲或起皺、孔洞形狀不穩(wěn)定、薄壁與連接接頭材料分布不均等缺陷對力學性能的影響。許多學者對蜂窩材料和泡沫材料的力學性能也有很高的熱情，因為他們認為多孔結(jié)構可以將各種性能（甚至明顯矛盾的性能）結(jié)合在一起，這是傳統(tǒng)材料無法實現(xiàn)的。

目前，常用的兩種結(jié)構形式是鋁板鋁蜂窩夾芯結(jié)構和碳纖維板鋁蜂窩夾芯結(jié)構。本文研究的夾層結(jié)構是上述兩種復合結(jié)構形式，主要由三種基本材料組成，如下圖所示。

碳纖維蜂窩夾芯板

（1） 夾芯板的上下部分為厚度較薄、強度較高的板，主要承受面內(nèi)荷載、彎矩和面內(nèi)剪力；

（2） 夾層板中部為蜂窩夾層，厚度厚，重量輕，支撐上下面板，主要承受面板與夾層之間傳遞的荷載和橫向剪力；

（3） 粘合劑將上下面板與蜂窩夾層連接起來，形成材料和結(jié)構雙重復合材料。它可以將剪切力從面板轉(zhuǎn)移到蜂窩夾層，并從蜂窩夾層轉(zhuǎn)移到面板。

面板的主要功能是提供所需的軸向彎曲和平面內(nèi)剪切剛度，以承受軸向彎曲和平面內(nèi)剪切荷載。用作航天器結(jié)構的復合材料主要是纖維增強復合材料。蜂窩夾層主要承受橫向剪切，形狀主要為六角形。鋁鎂合金是航天器結(jié)構中常用的蜂窩夾層材料。

蜂窩夾層結(jié)構的主要特點是，上下面板材料的厚度基本相同，且遠小于蜂窩夾層的厚度，面板材料的強度和剛度一般較高。根據(jù)夾層板力學分析的基本理論，其主要力學性能如下：

（1） 彎矩主要由面板承擔。蜂窩夾芯復合材料的彎曲力矩遠大于夾芯復合材料的彎曲力矩。

（2） 面板中的應力幾乎沿厚度均勻分布。由于面板非常薄，面板中的應力和平均應力之間的差異非常小，因此可以認為面板中的應力幾乎沿厚度均勻分布。

（3） 橫向剪切力主要由夾層承擔。蜂窩夾芯板受力時，會在垂直板表面產(chǎn)生彎矩和橫向剪力。由于面板非常薄，能夠承受的橫向剪切力很小，因此橫向剪切力主要由夾層承擔。

（4） 一般來說，夾層的橫向剪切應變不能忽略。蜂窩材料的橫向剪切模量很小，不能忽略。

（5） 三明治具有支撐面板和避免不穩(wěn)定的功能。蜂窩夾芯板夾層將為上下面板提供橫向支撐，以避免面板局部失穩(wěn)。

鑒于上述優(yōu)點和力學特性，蜂窩芯在航天器板結(jié)構中的應用可以達到80%-90%以上，如衛(wèi)星殼體、剛性太陽能電池翼等。