【摘要】：為研究分層缺陷對復合材料夾層結構承載特性的影響,對含面芯分層缺陷的復合材料夾芯梁開展了系列軸向壓縮試驗,采用高速攝影儀記錄結構的變形形態(tài)及破壞過程,對結構出現(xiàn)的歐拉屈曲、剪切屈曲、局部面板褶皺、纖維壓縮破壞等失效模式進行分析,并探討了梁長度、表層厚度、芯層厚度、缺陷尺寸等參數(shù)對結構承載特性的影響。試驗結果表明:表層厚度對結構的失效模式及承載能力有著直接影響;對于貫穿型矩形缺陷,當缺陷因子μ≥0.05時,結構發(fā)生局部屈曲失效;局部屈曲為非穩(wěn)態(tài)失效,當面板出現(xiàn)局部褶皺后,面芯分層缺陷迅速沿軸向向兩端擴展,擴展路徑可由面芯界面層進入芯層,造成芯層的剪切破壞。
【圖文】：

度Ｓ＝６８．５ＭＰａ。芯層為ＤｉｖｉｎｙｃｅｌｌＨ１００聚氨酯泡沫，密度ρ＝１００ｋｇ／ｍ３，壓縮模量Ｅｃ＝１３５ＭＰａ，，拉伸模量Ｅｔ＝１３０ＭＰａ，剪切模量Ｇｃ＝３５ＭＰａ，泊松比μ＝０．４，壓縮強度Ｃ＝２ＭＰａ，剪切強度Ｓ＝１．６ＭＰａ。在表層與芯層界面處，置入聚四氟乙烯薄膜預制貫穿型矩形面芯脫粘缺陷件，試件均單側含缺陷，缺陷處用紅色進行標記，缺陷側記為Ｎ側，非缺陷側記為Ｓ側。１．２試驗方案夾芯梁試件幾何參數(shù)如圖１所示，試件共包括Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ四個系列，分別討論長度、表層厚度、芯層厚度、缺陷尺寸對極限承載及屈曲特性的影響。試件編號及幾何參數(shù)情況如表１所示。面內壓縮試驗在ＭＴＳ萬能試驗機上進行，試驗機量程為５０ｋＮ。試件底端采用剛性法蘭固定，頂部采用滑動約束，并以０．３ｍｍ／ｍｉｎ速率施加軸向位移壓縮載荷。采用ＡＰＸ１２型高速攝影機捕捉試件在不同階段的變形情況及失效過程。圖１試件示意圖Ｆｉｇ．１Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｓｐｅｃｉｍｅｎｓ·６６·海軍工程大學學報第２８卷

００２１６１１０Ｂ４４００５００４１６１１０Ｃ１４００５００２６２１０Ｃ２４００５００２１０２１０Ｃ３４００５００２１６２１０Ｄ１４００５００２１６２１０Ｄ２４００５００２１６２２０Ｄ３４００５００２１６２４０２試驗結果分析２．１典型破壞模式由試驗結果可將復合材料夾芯梁破壞模式歸納為彈性歐拉屈曲、芯層剪切屈曲、局部面板褶皺、芯層剪切破壞、面板壓縮失效等形式。下面選取典型的失效模式進行分析。１）整體屈曲。當面芯脫粘缺陷尺寸較孝試件長度較大時，易發(fā)生整體屈曲失效。圖２為歐拉屈曲，圖３為芯層剪切屈曲，均屬于整體屈曲，兩者主要區(qū)別為芯層變形形態(tài)不同。歐拉屈曲最明顯的特征是整個結構呈現(xiàn)半波彎曲形態(tài)，芯層隨面板發(fā)生彎曲。由于試件僅單側含有面芯缺陷，Ｎ側剛度較低通常出現(xiàn)凹變形，Ｓ側出現(xiàn)凸變形；當結構的面板剛度較大、芯層剛度較小時，易發(fā)生芯層剪切屈曲。芯層剪切屈曲中芯層幾乎不隨面板發(fā)生轉動，呈剪切破壞模式，但兩側面板仍可以繼續(xù)承載，最后面板出現(xiàn)壓縮破壞（見圖３）。圖２歐拉屈曲Ｆｉｇ．２Ｅｕｌｅｒｂｕｃｋｌｉｎｇ圖３芯層剪切屈曲Ｆｉｇ．３Ｃｏｒｅｓｈｅａｒｂｕｃｋｌｉｎｇ２）局部屈曲。當Ｎ側面板較雹剛度較小或缺陷尺寸較大時，Ｎ側面板易出現(xiàn)局部屈曲，局部屈曲的主要特征是面板出現(xiàn)局部褶皺、短波彎曲形態(tài)。圖４為混合屈曲形態(tài)，在軸向壓縮載荷作用下，試件首先出現(xiàn)整體屈曲形態(tài)，呈半波型彎曲變形。隨后，夾芯梁的Ｎ側面板出現(xiàn)反向的局部褶皺，并伴隨面芯脫粘區(qū)域的迅速擴展。由于缺陷側面板較薄，很快出現(xiàn)纖維壓縮破壞，導致結構喪失承載能力。圖５為對稱型局部屈曲形態(tài)。

【相似文獻】

相關期刊論文 前9條

1 宋玉普;何振軍;;高強高性能混凝土在多軸壓下強度與變形性能的試驗研究[J];巖石力學與工程學報;2008年S2期

2 姚家偉;宋玉普;張眾;;普通混凝土三軸壓強度和變形試驗研究[J];建筑科學;2011年07期

3 彭超義;肖加余;曾竟成;;主承力纏繞管件軸壓強度實驗研究[J];材料科學與工藝;2009年05期

4 王虎長;胡建民;趙雪靈;;玻璃鋼復合材料軸壓構桿穩(wěn)定性分析[J];電力建設;2011年09期

5 趙永生;王嘉偉;俞家歡;李春雨;張德剛;;FRP筋增強PP ECC軸壓柱試驗研究[J];混凝土與水泥制品;2013年05期

6 白衛(wèi)峰;管俊峰;崔瑩;陳健云;;混凝土雙軸壓-壓細觀統(tǒng)計損傷本構模型[J];四川大學學報(工程科學版);2013年06期

7 彭超義,曾竟成,杜剛,肖加余;纏繞管件軸壓下徑向形變和破壞模式的有限元分析與驗證[J];玻璃鋼/復合材料;2005年02期

8 魏公濤;;箍筋約束高強混凝土軸壓力學性能試驗研究[J];佳木斯大學學報(自然科學版);2014年03期

9 ;[J];;年期

相關會議論文 前3條

1 韓林海;;鋼管高強混凝土軸壓組合力學指標及其穩(wěn)定承載力的理論計算[A];中國鋼協(xié)鋼-混凝土組合結構協(xié)會第五次年會論文集（上冊）[C];1995年

2 韓林海;馮九斌;;鋼管高強混凝土軸壓工作特性分析[A];中國鋼協(xié)鋼-混凝土組合結構協(xié)會第五次年會論文集（上冊）[C];1995年

3 招炳泉;沈文偉;蔣家奮;湯關祚;王樂明;;自應力鋼管混凝土在軸壓下的力學性能[A];中國鋼協(xié)鋼-混凝土組合結構協(xié)會第三次年會論文集[C];1991年

相關碩士學位論文 前7條

1 李久憲;冷彎薄壁型鋼四肢雙箱形拼合柱軸向受力性能研究[D];長安大學;2015年

2 董崇海;鋼—混凝土組合結構風電塔架力學性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

3 曾向往;FRP管的力學計算及FRP管混凝土軸壓構件研究[D];華中科技大學;2013年

4 高陽;軸壓作用下橢圓形鋼管的穩(wěn)定性能研究[D];浙江大學;2015年

5 林斯嘉;復式鋼管高強混凝土短柱軸壓試驗研究[D];華南理工大學;2013年

6 苗雨;高強新型箱形組合軸壓構件力學性能研究[D];東北林業(yè)大學;2014年

7 孫玲玲;重組竹順紋單軸應力—應變關系研究[D];南京林業(yè)大學;2013年

本文編號：2576247