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1、第3期纤维复合材料No.3272003年9月FIBERCOMPOSITESSep.,2003性能研究玻璃钢蜂窝夹层结构板弯曲试验分析周祝林孙佩琼(上海玻璃钢研究所,200126)摘要本文对玻璃钢蜂窝夹层结构板的弯曲试验结果(四边简支和四边固支)进行理论分析,理论值与试验值符合得很好。故在产品设计时,采用理论计算公式是可靠的。关键词蜂窝,玻璃钢,夹层结构,弯曲,简支,固支AnalysisofTestofFlexuralPropertiesofFRPHoneycombSandwichConstructionZhouZhulinSu
2、nPeiqiong(ShanghaiFRPResearchInstitute,200126)ABSTRACTThroughthetheoreticalanalysisoftheflexuralpropertiesofFRPhoneycombsandwichconstruction,itprovesthatthevaluesoftheoryandtestagreewell.Thisshowsthattheoreticalformulaisreliableinthedesignofproducts.KEYWORDShoneycom
3、b,FRP,sandwichconstruction,flexural,simplysupported,clampsupported1试件材料璃钢面板的弹性模量Ef为10GPa;玻璃钢蜂窝芯子的剪切模量,纵向的GCL为17MPa,横向的GCW为进行四边简支、四边固支板弯曲试验的试件材11MPa,为理论计算方便,解式解的理论计算,当作料为玻璃钢蜂窝夹层结构板,两玻璃钢面板等厚,厚各向同性处理,取蜂窝芯子剪切模量为GC=(GCL+度为1.2mm。夹层为玻璃钢蜂窝芯子,用0.2mm平GCW)/2=14MPa。玻璃钢面板为正交铺层,E
4、f1=Ef2纹玻璃纤维布制成,蜂格边长为12mm。玻璃钢蜂窝=Ef。夹层结构板厚度为60mm。5理论分析计算2试验板尺寸及边界条件由于面板是正交铺设,Ef1=Ef2=Ef,蜂窝芯子试验用玻璃钢蜂窝夹层结构板为正方形,支承的纵横剪切模量相差不大,更是我们所试验的试板边长为1000mm。试验板承受均布横向载荷,边界支是正方形的,因此,采用各向同心的夹层板来处理,承条件为两种:一是四边简支,二是四边固支。误差极小,文中给出按蜂窝芯子的正交异向的近似理论结果。3试验结果5.1简支矩形夹层结构板横向均布弯曲挠度计算要求施加280kg/m
5、2的均布载荷,由于加载的铁在均布横向载荷作用下,夹层板中心的挠度[1]块及砝码关系,实际施加301kg/m2的均布载荷,以为:下理论计算时用301kg/m2均布载荷。Dωmax=ω0max(1+κ2)(1)Ua试验结果:式中:四边简支时,板中点的挠度为1.10mm。44∞(-1)(m-1)/2αthα+25qa2qamm四边固支时,板中点的挠度为0.51mm。ω0max=-5∑5()(1a)384DπDm=1,3⋯mchαm4材料性能∞(-1)(m-1)/21321(1-3∑38πm=1,3⋯mchαmκ=(1b)根据制造玻璃
6、钢蜂窝夹层结构板试件的原材52∞(-1)(m-1)/2αmthαm+2-5∑5()料、试件尺寸及树脂含量、以及以往的测试结果。玻384πm=1,3⋯mchαm©1994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net28纤维复合材料2003年241Eftf(h-tf)(1-μf)qaD—弯曲刚度,D=2;ωmax=κ1(3)2(1-μf)DEt32tfEf式中κ1表图中曲线,对于不同的δa、δb,不同
7、的(或D=,t=3(h-tf),E=)123(h-tf)芯子纵横剪切模量κ,1是不同的,有一簇曲线可查。U—蜂窝芯子剪切刚度,U=GC(h-tf);5.4由夹层板弯曲试验测出夹层板的a,b—板支承边长,mm;弯曲刚度和剪切刚度2q—均布横向载荷,N/mm;文献[3]给出了由正方形夹层板的四边简支均αmπb布横向载荷的弯曲试验,测出夹层板的弯曲刚度和m=。2a剪切刚度。该试验用充满水的气袋施加均布载荷,5.2固支矩形夹层板横向均布弯曲挠度计算可测出板的挠度和上下面板的应度。由测出的应度,按下式可直接求出夹层板的弯曲刚度。[2]在
8、均布横向载荷作用下,夹层板中心挠度为:hC24∞(-1)(m-1)/2αthα+2(εx+εy)e=(+tf)(4)ω4qa∑×mm(1-1)]2Dmax=55[(1-+δmπDm=1,3⋯m2chαmchαm再从测出的板中心指度按下式求出夹层板的剪∞αthα2(m-1)/2
