一般的加载方式

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1、4.2.3压缩模量的测试4.2.3.1试验方案及过程X-cor夹层结构压缩性能的测试参照GB1453-67《非金属夹层结构或芯子平压性能试验方法》进行。采用的仪器为新三思电子万能试验机，加载速度为1mm/min。试样加工尺寸为60mm×60mm×13mm，室温条件下进行试验。试样材料为：碳纤维Z-pin和玻璃纤维Z-pin；Rohacell31IG泡沫；光威12500型单向预浸布，单层厚度0.125mm，铺层方式为和玻璃纤维布。压缩模量的测试方案主要设计为Z-pin的直径、植入角度、密度和材料对压缩模量的影响，我们设计制作了以下规格的X

2、-cor夹层结构试样及一组泡沫夹层结构试样作为对比，相关信息列于表4.1。表中X-cor种类的含义为，第一组符号代表Z-pin的种类，第二组符号代表面板的种类，CF(CarbonFiber)表示碳纤维制备，GF(GlassFiber)表示玻璃纤维制备，如：CF-CF，则为碳纤维Z-pin和碳纤维面板制备的X-cor夹层结构。X-cor夹层结构压缩性能试验装置见图4.5。图4.5X-cor夹层结构平面压缩试验装置试验装置中上端为加载块，下端采用球面自适应平板加载，以确保载荷垂直于试样表面。X-cor夹层结构压缩模量的计算公式为：(4.9)

3、式(4.9)中，为压缩模量，为试样的厚度，为载荷-位移曲线上直线段载荷的增量值，为与对应的压缩变形增量值。4.2.2有限元模型4.2.2.1求解压缩模量的边界条件有限元模型的压缩变形示意图见图4.1。图4.1有限元模型压缩变形示意图压缩模量的求解采用位移加载的方式。求解向(厚度方向)的压缩模量，在的面上施加一非零位移载荷模拟一致性应变，施加应变为1%，同时在的底面上约束节点z向位移。根据有限元模型周期性的特点及防止模型发生扭转，分别在、的面上约束其y向、x向位移，其余各面自由变形。4.2.2.2压缩模量的计算根据高斯定理，对矩形周期单胞

4、，其平均应力可表示为相应表面上节点支反力之和与该面面积之比。因此，X-cor夹层结构压缩模量的计算方法为：(4.8)式(4.8)中，为压缩模量，为相应约束面上所有节点在z方向上节点的支反力之和。X-cor夹层结构剪切性能的测试参照GB1455-88《夹层结构或芯子剪切性能试验方法》进行。5.2.2有限元模型5.2.2.1求解剪切模量的边界条件计算X-cor夹层结构的剪切模量，可在单胞模型上施加下述边界条件，模拟剪切载荷，使其发生剪切变形，单胞模型的剪切变形示意图见图5.1，模型求解采用位移加载的方式。图5.1有限元模型剪切变形示意图yz

5、xHWUxL求解xz面内的剪切模量，边界条件为：在面上施加三个方向的约束，即，，；为保持位移的连续性，在和面上均施加对称约束；在面上施加非零位移载荷；为使节点变形一致，耦合面上所有的节点，则应变为：(5.4)5.2.2.2剪切模量的计算对X-cor夹层结构在xz平面内的剪切模量，通过有限元分析，可以得到与施加位移约束相对应的面上节点的支反力产生的平均剪应力，即：(5.5)X-cor夹层结构的剪切试验采用压剪试验方法[]，见图5.8。图5.8X-cor夹层结构剪切试验装置X-cor夹层结构剪切模量的计算公式为：(5.7)