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题名竹集成材格栅夹芯板轴心受压性能
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作者
王智丰
汤舒畅
彭熙之
王达
张仲凤
李贤军
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机构
中南林业科技大学土木工程学院
中南林业科技大学家居与艺术设计学院
中南林业科技大学材料与能源学院
中南林业科技大学现代木结构工程材制造及应用技术湖南省工程实验室
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出处
《林业科学》
北大核心
2025年第9期173-183,共11页
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基金
国家自然科学基金面上项目(32471984)
湖南省自然科学基金面上项目(2024JJ5631)
+1 种基金
湖南省教育厅优青项目(23B0236)
湖南省大学生创新训练计划项目(S202410538085)。
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文摘
【目的】探究竹集成材格栅夹芯板的轴心受压性能,提出其轴心受压承载能力计算公式,为竹集成材格栅夹芯板在工程领域的应用提供技术参考和理论依据。【方法】以竹集成材为原材料,采用隔断法制备了4种不同长宽比的格栅夹芯板。在两端铰接的边界条件下,对试件进行面内轴向压缩试验,研究长宽比对试件承载能力、纵向应变、侧向位移的影响规律,并探讨不同长宽比试件的破坏形态和破坏机理;基于有限元仿真模拟验证试验结果,并通过参数化扩展分析明确理论计算公式的适用性边界。【结果】竹集成材格栅夹芯板的轴压受力过程主要分为:弹性阶段、弹塑性阶段和破坏阶段;长宽比为1、2、3的试件破坏模式为局部屈曲破坏,长宽比为4的试件破坏模式为整体屈曲破坏;相较于长宽比为1的试件,长宽比为2、3、4的试件承载力分别下降了7.92%、12.18%、18.27%;考虑材料各向异性和芯材剪切变形影响得到的夹芯板屈曲承载力计算公式具有较高的准确性,局部屈曲承载力计算值与试验值偏差在0.86%~2.83%,整体屈曲承载力计算值与试验值误差在8%以内;参数化分析表明,理论计算公式在长宽比1~7范围内具有较高计算精度,公式计算值与试验值、有限元模拟值的相对误差控制在10%以内。【结论】随着长宽比的增加,竹集成材格栅夹芯板的承载力有所降低,破坏模式由局部屈曲破坏转变为整体屈曲破坏;竹集成材格栅夹芯板的受压性能理论计算较为准确,能够为其工程应用提供可靠的理论支撑。
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关键词
竹集成材
格栅夹芯板
轴心受压
长宽比
承载力
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Keywords
laminated bamboo
grid sandwich panels
axial compression
aspect ratio
bearing capacity
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分类号
S781.9
[农业科学—木材科学与技术]
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题名基于高阶理论的加筋复合材料夹芯结构屈曲有限元模型
被引量：5
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作者
张东健
郑锡涛
闫雷雷
路拓
徐建辉
张聪
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机构
西北工业大学航空学院
西北工业大学飞行器复合材料结构研究所
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出处
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第8期1686-1698,共13页
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基金
中央高校基本科研业务费资助项目(D5000220029)。
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文摘
加筋复合材料夹芯结构由于面板与夹芯层的力学性能差异较大,层间剪切变形明显,层间剪切应力对结构的屈曲特性影响非常明显.此外筋条与面板之间横向剪切变形也会显著地影响加筋夹芯结构的屈曲特性.因此,需要发展一种能准确计算面板与芯体之间、筋条与板之间横向剪切应力的模型来分析复合材料加筋夹芯结构的屈曲特性.文章推导了正弦型整体-局部高阶剪切变形理论,该理论满足面内位移、横向剪切应力连续条件和自由表面条件,并且未知量个数独立于加筋夹芯板的层数.基于此理论,结合离散的Kirchhoff三角形单元(DKT单元)构造了正弦型整体-局部高阶三角形板单元(SGLT),该单元满足面内位移在厚度方向的锯齿分布和横向剪切应力层间连续性条件,并通过两个数值算例验证了模型的准确性.随后评估了金属面板加筋夹芯板和复合材料面板格栅加筋夹芯板在各种几何、材料参数和边界条件下的屈曲特性.数值分析结果表明,建立的有限元模型能准确地预测加筋复合材料夹芯结构的屈曲行为.并且相较于三维有限元模型,建立的模型具有更高的计算效率.
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关键词
加筋复合材料夹芯结构
横向剪切应力
屈曲特性
格栅加筋夹芯板
三角形单元
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Keywords
stiffened composite sandwich structure
transverse shear stress
buckling characteristics
grid stiffened sandwich plate
triangular plate element
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分类号
TB333
[一般工业技术—材料科学与工程]
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