10、往复荷载作用下泡沫铝夹芯梁结构的力学行为研究

2.2.2实验结果及分析

1)实验结果

由于夹芯梁结构中细观缺陷很多，并且受到加工工艺的影响较大，荷载作用下容易发生局部失效破坏。使得泡沫铝夹芯梁结构弯曲载荷作用下的变形和失效具有多样性，不同的结构尺寸对结构的破坏模式的影响不同。以往的文献和研究大多对单一的尺寸效应进行分析，但是结构的尺寸对于结构性能的影响是相互关联的，也就是说各个尺寸之间也有相应的关系，并不是独立起作用的。故以厚跨比λ=2c/L作为统一的变量。

厚跨比为0.126的E4-E6组未出现面板与芯材层剪脱粘现象，试样破坏模式均是下面板屈服开裂导致结构丧失承载能力。

厚跨比同为0.142的C组和E组中的E1-E3最大承载力明显随着厚跨比的提高有所提高，其中承载力最大的E3试样达到1700N。C组六个试样尺寸、孔隙率等基本相等，因此截面弯曲受力时，上表面的屈曲应力和下表面的受拉屈服应力相差不大，结构可能选择向略微偏小的应力方向发生破坏。即C1-C3的下表面屈服应力较上表面屈曲应力略大，而发生下表面屈服的C4-C6则反之。在结构设计时，应尽量避免等强度设计原则，以此来避免发生不可预见的破坏模式。实验结果表明，结构发生上面板屈曲破坏时的承载力比结构发生下面板屈服断裂时的承载力下降得快，可以考虑加厚下面板或者选用屈服强度更高的下面板材料，以此来提高结构的整体吸能能力，避免结构突然性破坏。

厚跨比为0.2的A组六个试样，不考虑A6试样的下面板脱粘的影响，该组试样整体承载力较前面低厚跨比的试样有所提高，承载力均值为2050N。试样A4-A6的加工批次和A1-A3的不同，试样A1-A3的胶合工艺有所改进，最大承载力没有出现很大变动，离散性较小。但是本组数据可以看出，厚跨比在泡沫铝夹芯结构设计中处于主导地位，总体上决定了构件的承载力的最大值范围。

厚跨比为0.222的H组试样最大承载力离散性较大，但是承载力仍比小厚跨比的试样高。

厚跨比为0.250的F组试样中多种结构破坏模式的混杂，总体来说都是下面板屈服加上上面板受压屈曲导致的脱胶。结构加载期间先出现上面板受压屈曲，结构的承载力有一个跌落台阶，随着挠度增大，下面板受到的拉力增加，下面板开始出现屈服至断裂，结构承载力经历几个台阶波动后便完全丧失。此组实验具有较强的代表性，上面板屈服不会造成结构整体的承载力丧失，但是下面板屈服会造成结构整体失效，这对于泡沫铝夹芯结构的设计有较大的指导意义。

厚跨比为0.286的D组试样，跨距较F组有减少，根据简支梁挠度公式知道，跨距与挠度成正比，D组试样挠度减小，荷载位移曲线的包络面积(吸收能量的大小)较F组有减少。极限承载力仍有提高，均值达到3500N。

厚跨比为0.4的B组试样，极限承载能力有极大的不同，离散性很大，虽然厚跨比有较大的提高，但三个试样的承载能力相较之前也未有明显提高，反而有所降低。可以看出，泡沫铝夹芯梁结构设计时，厚跨比必定有所限制，超出限值后离散性明显增大，极限承载力也未有明显提高，甚至出现下降。这对于结构设计优化是有很大的指导意义的。

实验中所有试样的厚跨比与其极限承载力关系的散点图，从数据中，可以反映出随着厚跨比的增大试样的极限承载力有明显的增大的趋势。在厚跨比较小时，即厚跨比小于等于0.2时，离散性不大，试件的破坏模式趋于稳定，在厚跨比大于0.2小于0.4的几组数据中，极限承载力仍有增大，但破坏模式的离散性增大，未可预知性增大。在厚跨比等于0.4的一组数据中，离散性很大并且极限承载力下降。