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10、往復荷載作用下泡沫鋁夾芯梁結構的力學行為研究

2.2.2實驗結果及分析

1)實驗結果

由于夾芯梁結構中細觀缺陷很多，并且受到加工工藝的影響較大，荷載作用下容易發生局部失效破壞。使得泡沫鋁夾芯梁結構彎曲載荷作用下的變形和失效具有多樣性，不同的結構尺寸對結構的破壞模式的影響不同。以往的文獻和研究大多對單一的尺寸效應進行分析，但是結構的尺寸對于結構性能的影響是相互關聯的，也就是說各個尺寸之間也有相應的關系，并不是獨立起作用的。故以厚跨比λ=2c/L作為統一的變量。

厚跨比為0.126的E4-E6組未出現面板與芯材層剪脫粘現象，試樣破壞模式均是下面板屈服開裂導致結構喪失承載能力。

厚跨比同為0.142的C組和E組中的E1-E3最大承載力明顯隨著厚跨比的提高有所提高，其中承載力最大的E3試樣達到1700N。C組六個試樣尺寸、孔隙率等基本相等，因此截面彎曲受力時，上表面的屈曲應力和下表面的受拉屈服應力相差不大，結構可能選擇向略微偏小的應力方向發生破壞。即C1-C3的下表面屈服應力較上表面屈曲應力略大，而發生下表面屈服的C4-C6則反之。在結構設計時，應盡量避免等強度設計原則，以此來避免發生不可預見的破壞模式。實驗結果表明，結構發生上面板屈曲破壞時的承載力比結構發生下面板屈服斷裂時的承載力下降得快，可以考慮加厚下面板或者選用屈服強度更高的下面板材料，以此來提高結構的整體吸能能力，避免結構突然性破壞。

厚跨比為0.2的A組六個試樣，不考慮A6試樣的下面板脫粘的影響，該組試樣整體承載力較前面低厚跨比的試樣有所提高，承載力均值為2050N。試樣A4-A6的加工批次和A1-A3的不同，試樣A1-A3的膠合工藝有所改進，最大承載力沒有出現很大變動，離散性較小。但是本組數據可以看出，厚跨比在泡沫鋁夾芯結構設計中處于主導地位，總體上決定了構件的承載力的最大值范圍。

厚跨比為0.222的H組試樣最大承載力離散性較大，但是承載力仍比小厚跨比的試樣高。

厚跨比為0.250的F組試樣中多種結構破壞模式的混雜，總體來說都是下面板屈服加上上面板受壓屈曲導致的脫膠。結構加載期間先出現上面板受壓屈曲，結構的承載力有一個跌落臺階，隨著撓度增大，下面板受到的拉力增加，下面板開始出現屈服至斷裂，結構承載力經歷幾個臺階波動后便完全喪失。此組實驗具有較強的代表性，上面板屈服不會造成結構整體的承載力喪失，但是下面板屈服會造成結構整體失效，這對于泡沫鋁夾芯結構的設計有較大的指導意義。

厚跨比為0.286的D組試樣，跨距較F組有減少，根據簡支梁撓度公式知道，跨距與撓度成正比，D組試樣撓度減小，荷載位移曲線的包絡面積(吸收能量的大小)較F組有減少。極限承載力仍有提高，均值達到3500N。

厚跨比為0.4的B組試樣，極限承載能力有極大的不同，離散性很大，雖然厚跨比有較大的提高，但三個試樣的承載能力相較之前也未有明顯提高，反而有所降低。可以看出，泡沫鋁夾芯梁結構設計時，厚跨比必定有所限制，超出限值后離散性明顯增大，極限承載力也未有明顯提高，甚至出現下降。這對于結構設計優化是有很大的指導意義的。

實驗中所有試樣的厚跨比與其極限承載力關系的散點圖，從數據中，可以反映出隨著厚跨比的增大試樣的極限承載力有明顯的增大的趨勢。在厚跨比較小時，即厚跨比小于等于0.2時，離散性不大，試件的破壞模式趨于穩定，在厚跨比大于0.2小于0.4的幾組數據中，極限承載力仍有增大，但破壞模式的離散性增大，未可預知性增大。在厚跨比等于0.4的一組數據中，離散性很大并且極限承載力下降。