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21、往復(fù)荷載作用下泡沫鋁夾芯梁結(jié)構(gòu)的力學(xué)行為研究

3.2.4實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

本文第二章夾芯結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中引入了厚跨比概念，厚跨比可以較好的作為衡量泡沫鋁夾芯梁在三點(diǎn)彎曲作用下，截面的應(yīng)力分布關(guān)系的指標(biāo)。在此也引入到循環(huán)彎曲荷載作用，作為各項(xiàng)指標(biāo)的衡量標(biāo)準(zhǔn)。

1)厚跨比對(duì)載荷循環(huán)次數(shù)的影響規(guī)律

以各組試樣的厚跨比作為控制參數(shù)，得出厚跨比與最大循環(huán)次數(shù)的關(guān)系，夾芯梁隨著厚跨比的增大最大循環(huán)次數(shù)有明顯的下降趨勢(shì)。泡沫鋁材料內(nèi)部具有大量的孔洞結(jié)構(gòu)，彈性變形十分有限，因此在厚跨比較大的時(shí)候，芯材用量相對(duì)材料總用量的占比較大。在進(jìn)行往復(fù)循環(huán)加載之后，夾芯結(jié)構(gòu)內(nèi)部芯材受損嚴(yán)重，并且產(chǎn)生不可逆的塑形變形，孔洞塌陷，孔壁也出現(xiàn)斷裂。

厚跨比較小時(shí)，載荷循環(huán)次數(shù)離散性較大，在具體的破壞特征中，可以看出厚跨比小于0.19的C組、F組和E組的破壞模式相對(duì)單一，破壞模式均為面板屈服斷裂，未有出現(xiàn)脫膠導(dǎo)致的面層翹起現(xiàn)象發(fā)生。

2)厚跨比對(duì)初始最大加載幅值的影響規(guī)律

以各試樣厚跨比作為控制參數(shù)，得出厚跨比與初始最大加載幅值的關(guān)系，夾芯結(jié)構(gòu)隨著厚跨比的增加初始最大加載幅值有非常明顯的提高。這與泡沫鋁夾芯結(jié)構(gòu)的靜剛度密切相關(guān)。

第二章公式：

（EI）_eq=E_fbt³/6 + E_fbt（c+t）²/2 + E_cbc³/12≈E_fbtc²/2                   (3.1)

（AG）eq=G_cb（c+t）²/c≈G_cbc                                    (3.2)

式3.1、3.2表明，截面的抗彎和抗剪剛度都與加工中所控制的變量c(即芯材厚度)有 著密切的關(guān)系。而往復(fù)荷載由位移控制，所以由(3.1)式：在初始彈性階段：

δ=PL³/48（EI）_eq+PL/4（AG）_eq                                   (3.3)

δ一定，那么上式中，變量P隨著結(jié)構(gòu)的尺寸變量L與c一同變化，并且P與厚跨比成正比關(guān)系，此式也表明控制厚跨比(即c/L)是有效的。厚跨比與初始最大加載幅值大致成正比的的規(guī)律也驗(yàn)證了理論推導(dǎo)的正確性。

3) 厚跨比對(duì)臨界破壞時(shí)的載荷的影響規(guī)律

以各試樣厚跨比作為控制參數(shù)，得出厚跨比與臨界破壞時(shí)的加載幅值關(guān)系。

臨界破壞時(shí)的載荷與厚跨比的關(guān)系，散點(diǎn)分布有更大的離散性，規(guī)律性也略差。結(jié)構(gòu)在往復(fù)加載過(guò)程中結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生損傷，損傷積累到一定程度結(jié)構(gòu)的承載能力急劇下降。分析可能的原因在于，針對(duì)不同的厚跨比，結(jié)構(gòu)損傷積累的模式不同，損傷最大(吸收能量最多)的部位可能在面層，也可能在芯材。導(dǎo)致最終的破壞模式不同，同時(shí)也反映在臨界破壞載荷的大小上。但是仍然可以看出大致呈現(xiàn)出隨著厚跨比的增大臨界載荷有隨之增大的趨勢(shì)。厚跨比為0.222和0.227的B組和D組。臨界破壞荷載有較大下降，其破壞模式屬于同一種類(lèi)，均出現(xiàn)面板較大翹曲變形。而C、E、F組同為厚跨比較小的組，面板均沒(méi)有出現(xiàn)翹曲變形現(xiàn)象，而損傷破壞均集中在中間斷裂處，并且裂縫開(kāi)展較大。A組是厚跨比最大的一組，A組的破壞模式兼有面板翹曲和中間芯材斷裂。

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出：破壞后試樣的破壞模式有多樣性，但又會(huì)兼有兩種不同的模式。但是在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不同厚跨比的組別，破壞部位的先后順序是不同的。也就說(shuō)明了，能量以及損傷積累的方式有先后順序。觀察并分析可發(fā)現(xiàn)，厚跨比較大的試樣，芯材受損傷積累在先，芯材吸收的能量達(dá)到一定程度，再更多的由面板來(lái)承擔(dān)。而厚跨比較小的試樣與之相反，能量在面板積累較多，斷裂后，結(jié)構(gòu)整體無(wú)法承擔(dān)外荷載，芯材也隨之迅速斷裂。所以試樣的不同破壞模式很大程度上決定了破壞臨界荷載的大小。