21、往复荷载作用下泡沫铝夹芯梁结构的力学行为研究

3.2.4实验结果分析

本文第二章夹芯结构优化设计中引入了厚跨比概念，厚跨比可以较好的作为衡量泡沫铝夹芯梁在三点弯曲作用下，截面的应力分布关系的指标。在此也引入到循环弯曲荷载作用，作为各项指标的衡量标准。

1)厚跨比对载荷循环次数的影响规律

以各组试样的厚跨比作为控制参数，得出厚跨比与最大循环次数的关系，夹芯梁随着厚跨比的增大最大循环次数有明显的下降趋势。泡沫铝材料内部具有大量的孔洞结构，弹性变形十分有限，因此在厚跨比较大的时候，芯材用量相对材料总用量的占比较大。在进行往复循环加载之后，夹芯结构内部芯材受损严重，并且产生不可逆的塑形变形，孔洞塌陷，孔壁也出现断裂。

厚跨比较小时，载荷循环次数离散性较大，在具体的破坏特征中，可以看出厚跨比小于0.19的C组、F组和E组的破坏模式相对单一，破坏模式均为面板屈服断裂，未有出现脱胶导致的面层翘起现象发生。

2)厚跨比对初始最大加载幅值的影响规律

以各试样厚跨比作为控制参数，得出厚跨比与初始最大加载幅值的关系，夹芯结构随着厚跨比的增加初始最大加载幅值有非常明显的提高。这与泡沫铝夹芯结构的静刚度密切相关。

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，截面的抗弯和抗剪刚度都与加工中所控制的变量c(即芯材厚度)有 着密切的关系。而往复荷载由位移控制，所以由(3.1)式：在初始弹性阶段：

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

δ一定，那么上式中，变量P随着结构的尺寸变量L与c一同变化，并且P与厚跨比成正比关系，此式也表明控制厚跨比(即c/L)是有效的。厚跨比与初始最大加载幅值大致成正比的的规律也验证了理论推导的正确性。

3) 厚跨比对临界破坏时的载荷的影响规律

以各试样厚跨比作为控制参数，得出厚跨比与临界破坏时的加载幅值关系。

临界破坏时的载荷与厚跨比的关系，散点分布有更大的离散性，规律性也略差。结构在往复加载过程中结构内部产生损伤，损伤积累到一定程度结构的承载能力急剧下降。分析可能的原因在于，针对不同的厚跨比，结构损伤积累的模式不同，损伤最大(吸收能量最多)的部位可能在面层，也可能在芯材。导致最终的破坏模式不同，同时也反映在临界破坏载荷的大小上。但是仍然可以看出大致呈现出随着厚跨比的增大临界载荷有随之增大的趋势。厚跨比为0.222和0.227的B组和D组。临界破坏荷载有较大下降，其破坏模式属于同一种类，均出现面板较大翘曲变形。而C、E、F组同为厚跨比较小的组，面板均没有出现翘曲变形现象，而损伤破坏均集中在中间断裂处，并且裂缝开展较大。A组是厚跨比最大的一组，A组的破坏模式兼有面板翘曲和中间芯材断裂。

从实验结果可以看出：破坏后试样的破坏模式有多样性，但又会兼有两种不同的模式。但是在实验过程中不同厚跨比的组别，破坏部位的先后顺序是不同的。也就说明了，能量以及损伤积累的方式有先后顺序。观察并分析可发现，厚跨比较大的试样，芯材受损伤积累在先，芯材吸收的能量达到一定程度，再更多的由面板来承担。而厚跨比较小的试样与之相反，能量在面板积累较多，断裂后，结构整体无法承担外荷载，芯材也随之迅速断裂。所以试样的不同破坏模式很大程度上决定了破坏临界荷载的大小。