CCS-B激光焊三明治板在低溫下的材性試驗(yàn)及彎曲效應(yīng)數(shù)值分析.pdf

1、由于三明治板結(jié)構(gòu)具有重量輕、強(qiáng)度高的特點(diǎn)，同時(shí)也具有良好的抗振、隔聲和隔熱等性能，目前已被廣泛應(yīng)用于船舶，航天，建筑等多個(gè)領(lǐng)域。在大跨度空間結(jié)構(gòu)及船舶結(jié)構(gòu)應(yīng)用中，全金屬激光焊接三明治板比普通三明治板有更多優(yōu)勢(shì)。該結(jié)構(gòu)由上、下面板及中間的離散芯層組成，面板與離散芯層之間用激光焊接直接連接，所以力學(xué)性能也有許多新特點(diǎn)。因此全金屬激光焊接三明治板的性能研究成了國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)之一。
　　 隨著工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)界對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件提出了更高

2、強(qiáng)度和剛度的需求。目前對(duì)高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼材的力學(xué)性能研究主要是針對(duì)常溫條件下進(jìn)行的，但是近年來(lái)全球氣候異常、入冬寒冷地帶時(shí)而出現(xiàn)極度低溫現(xiàn)象，我國(guó)的東北、西北、黑龍江境內(nèi)歷史上出現(xiàn)的極端最低溫度達(dá)到-53.3℃。隨著溫度的降低，高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼材的強(qiáng)度指標(biāo)和塑性指標(biāo)也發(fā)生著相應(yīng)的變化。歷史上由于低溫引起鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件脆性斷裂的例子也比較多。當(dāng)全金屬激光焊接三明治板應(yīng)用于屋面結(jié)構(gòu)及船舶結(jié)構(gòu)中時(shí)，時(shí)常會(huì)遇到低溫環(huán)境，因而為了防止其發(fā)生脆性破壞，研究其在

3、低溫環(huán)境下的力學(xué)性能是非常重要的。
　　 考慮到全金屬激光焊接三明治板主要應(yīng)用于船舶結(jié)構(gòu)，本文選用CCS-B低合金高強(qiáng)鋼作為母材，以I-Core型三明治板為研究對(duì)象，進(jìn)行低溫環(huán)境下的材料屬性試驗(yàn)研究，并通過(guò)ABAQUS有限元軟件，對(duì)低溫環(huán)境下兩邊簡(jiǎn)支的I-Core三明治板的彎曲性能進(jìn)行數(shù)值模擬分析。在試驗(yàn)中得出了三明治板的母材及焊縫材料在20℃～-60℃的應(yīng)力應(yīng)變曲線，整體上材料的強(qiáng)度隨溫度的降低而升高，而提高速率卻在逐漸減小，

4、焊縫材料在-20℃時(shí)強(qiáng)度出現(xiàn)下降趨勢(shì)，這表明材料在低溫下的脆斷性能;通過(guò)對(duì)材料在不同溫度下強(qiáng)度指標(biāo)的比較，得到了母材及焊縫的強(qiáng)度指標(biāo)都隨著溫度的變化關(guān)系;通過(guò)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的擬合比較，得出在常用溫度范圍內(nèi)多項(xiàng)式擬合比文獻(xiàn)中的公式擬合更接近于試驗(yàn)數(shù)據(jù)，更能反映材料強(qiáng)度隨溫度變化的低溫冷脆性能與低溫塑性強(qiáng)化性能。在彎曲性能分析中，實(shí)現(xiàn)了溫度場(chǎng)及溫度場(chǎng)與荷載耦合作用下的應(yīng)力場(chǎng)分析，得到了三明治板在不同溫度下的荷載位移曲線及應(yīng)力分布狀態(tài)，以及三明治