Web-core激光焊三明治板彎曲性能試驗研究及數(shù)值分析.pdf

1、隨著超高、超長結(jié)構(gòu)的不斷涌現(xiàn)，工程界對結(jié)構(gòu)的材料和形式提出了更高要求，這也促進(jìn)了對新型材料及新型結(jié)構(gòu)形式研究的不斷發(fā)展。全金屬激光焊接三明治板新結(jié)構(gòu)在近幾十年來在航天、船舶、汽車、建筑等多個領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)三明治結(jié)構(gòu)的研究主要集中在膠結(jié)連續(xù)芯層的結(jié)構(gòu)形式上，而對于其他離散芯層的結(jié)構(gòu)形式如波紋形夾芯、蜂窩夾芯、金字塔柵格夾芯以及I、Z、C型等，研究則相對較少，但現(xiàn)已引起國內(nèi)外一些學(xué)者的關(guān)注。
　　 全金屬激光焊接三明治板根

2、據(jù)夾芯形狀的不同可構(gòu)造出多種結(jié)構(gòu)形式，Web-core三明治板為其中一種。Web-core的腹板沿一個方向布置，與面板通過激光焊連接，對面板提供支撐作用，同時也參與整體受力，因而Web-core三明治結(jié)構(gòu)的剛度在腹板方向連續(xù)，而在垂直于腹板方向是離散的，因此該結(jié)構(gòu)形式為各向異性結(jié)構(gòu)。
　　 抗彎性能是評價三明治結(jié)構(gòu)性能的主要指標(biāo)。本文利用外伸梁的三點彎曲試驗并結(jié)合ABAQUS有限元數(shù)值模擬(FEM)，分析了以CCS-B(低合金高

3、強(qiáng)船用鋼)作為基材的Web-core激光焊接三明治板的彎曲性能。結(jié)果表明:Web-core激光焊三明治板的彈性極限和最大承載力范圍約為25～30 kN、34～55 kN，彎曲剛度和剪切剛度的試驗平均值分別為810 kN.m、1717 kN/m;應(yīng)用等效剛度模型并按均質(zhì)梁理論的撓度計算方法對于評估彈性階段三明治板的撓度準(zhǔn)確度較高;上、下面板在腹板的支撐下承受周期性交錯應(yīng)力，一個周期長度為兩個腹板間距s，且在T型節(jié)點處應(yīng)力最高;在交錯應(yīng)力作

4、用下面板發(fā)生S狀變形，同時腹板發(fā)生側(cè)傾變形;當(dāng)焊縫質(zhì)量不合格時，三明治板的破壞部位最早發(fā)生在焊縫處，然后面板出現(xiàn)屈曲，當(dāng)焊縫質(zhì)量較好時，三明治板最終在跨中的上面板區(qū)域發(fā)生局部屈曲破壞，而后導(dǎo)致整體破壞;FEM的最不利區(qū)域分布與上述試驗破壞形式相吻合。通過對彎曲性能影響因素的分析得出:焊縫材性對板的剛度及彈塑性階段的力學(xué)性能有明顯的影響;壓頭墊塊初始偏心對彈性階段的承載力影響較小，對塑性階段影響較大，且屈曲部位會因壓頭墊塊的偏心作用而發(fā)生