文档介绍：工程科技《钔陵院粥年第期
点载荷作用下夹芯板局部压人响应的理论分析
谢中友
铜陵学院,安徽铜陵
摘要:夹芯结构具有质量轻、高比强度、比刚度、抗震性能好等优点,在航空航天、船舶、交通运输、建筑等行业都有
着广泛的应用。在受到集中荷载作用时,夹芯结构易于产生较大的局部压入变形。本研究了夹芯板在点荷载
作用下的结构响应。根据虚速度原理,得到压入载荷及结构变形随压头位移的变化关系。该研究成果可用于
夹芯结构的结构设计,并为夹芯结构其它更为复杂的力学行为的研究提供参考。
关键词:夹芯板;点载荷;局部压入
中图分类号:. 文献标识码: 文章编号:———
.引言此时结构的局部变形形式如图所示。其中,变形区
夹芯结构一般由两层较薄的表皮,加上一层较厚域的直径为,随压头位移逐渐变化。
的芯层粘结而成。在外界荷载作用下,夹芯结构易于
产生局部压入变形,一方面可以吸收大量的能量,对
受保护对象起到缓冲作用,但另一方面,局部压入变
形将使结构的截面高度大大降低,从而使结构的整体
承载能力下降。.
对于夹芯结构在集中荷载作用下的局部压入响
应,国内外已有一定量的研究,这些研究都只关注
表皮的弹性行为,当结构变形很大时弹性行为基本
可以忽略,塑性变形占主导作用。对于表皮塑性响应
图点载荷作用下夹芯板局部压入变形示意图
为主的局部压入响应,作者采用线速度场模型对集
中荷载作用下的夹芯梁进行了研究,其中文献【】为简化计算,理论模型进行了如下简化:
主要考虑的是线荷载的作用,而文献【句分别考虑了平压入过程中的变形区范围比工程结构小得
头及圆柱形压头的作用。对于夹芯板在平头及球头多,未考虑结构的整体弯曲变形。
荷载作用下的局部压入响应,文献】采用了二次曲线因考虑的是大变形的情形,材料的弹性响应
的位移场模型,该理论结果与有限元模拟结果存在忽略不计,结构的表皮假设为刚塑性材料,而芯层材
一定的偏差。料为理想塑性材料,具有一个不变的压缩应力。
本文拟继续采用线速度场模型,研究点载荷作用变形过程中,表皮厚度始终保持不变。
下夹芯板的局部压入响应特点,并为有限尺寸集中荷在压头位移逐渐增大过程中,变形区域逐渐
载作用下夹芯板结构响应分析模型的完善提供一定向外扩展。假设表皮变形区沿径向按照线性速度场分
的参考。布,即
.理论模型
考虑一块表皮及芯层厚度分别为、且平面尺,一【
寸很大的夹芯板,置于刚性面之上。当实际压头尺寸
与结构平面尺寸相比很小时,载荷可简化为点载荷,
其中, 为压头的准静态压入速度, 为表皮变形
收藕日期:——
作者简介:谢中友一,男。安徽怀宁人,铜陵学院建筑工程学院讲师,博士,研究方向:道路工程、复合结构。
基金项目:铜陵学院人才科研启动基金;安徽省高校省级自然科学研究项目。
一—
《白订陵譬院霉赖年第期
区任一点的竖向速度。在中等挠度下,表皮的径向拉法求解。考虑到位移场可由速度场对时间积分得到,
伸应变率可按下式计算可得到如下形式的位移场
.
,’,。.,
当变形很大时,材料响应以塑性为主。当表皮的其中, 、分别为变形区到达、时的时间。
径向膜力全部进入塑性时。由表皮的径向拉伸变形引利用线性速度场假设表达式并将积分变量由时间
起