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12 纤维．金属混合夹层梁弯曲性能试验研究 2016年5月 纤维．金属混合夹层梁弯曲性能试验研究 丁洁明，刘伟庆‘，万 里，王璐 21 (南京工业大学土木工程学院，南京 1816) 摘要：对纤维．金属混合夹层梁(FMS)进行试验，该结构自上而下主要由无碱玻璃纤维、带齿钉金属板、泡桐木、带齿钉金 属板、无碱玻璃纤维组成，其中金属板与泡桐木之间采用齿钉相连，金属板与无碱玻璃纤维之间采用不饱和聚酯树脂粘结。通 过四点弯曲试验，得到了纤维．金属混合夹层梁(FMS)在不同跨高比下的弯曲性能和破坏模式，并与纤维增强夹层梁(FSS)进 时，FMS的极限承载力及抗弯刚度均得到了提高，理论求得的承栽力值与试验值吻合较好。 关键词：纤维．金属混合夹层梁；弯曲性能；破坏模式；抗弯刚度 中图分类号：TB332文献标识码：A 文章编号：1003一0999(2016)05—0012—05 1前言 本文对其进行了四点弯曲试验，得到了混合夹层梁 由轻质芯材与上下两块高强度面板制成的结构 的荷载．位移关系、弯曲性能及破坏模式，并且对于 称为夹层结构。它常用于为减小重量的场合，面板 不同的破坏模式采用不同的理论公式对其承载力进 一般是金属(如铝)或纤维增强复合材料，芯材是蜂 行验证。 窝‘1|、聚合物泡沫‘2’3]、木材、桁架材料‘4，51等。结构 不仅具有较大的比强度、比刚度，而且根据夹芯材料 2试验设计 的性质不同，实现透声、隔声和隔热等功能，被广泛 2．1试样制备 应用于航天、航海及交通领域∞J。 Fiber 纤维一金属混合夹层梁由两层GFRP(Glass 目前已有大量关于夹层结构的文献。Dai进行 Reinforced 了不同跨高比的泡沫与轻木夹芯夹层结构的疲劳试 桐木组成。镀锌金属板齿钉由机床冲切而成，齿钉 验¨J。James开展了对泡沫与轻木夹芯夹层结构弯 纵向间距为25mm，横向间距为6mm，齿钉长度为 曲性能的研究旧1。Mamalis等研制了一种由薄金属 板、低密度泡沫组成的结构，用有限元来预测夹层结 构的弯曲行为，对体重之间的关系、成本与弯曲性能 为2．1mm。树脂为常州华科聚合物有限公司生产的 之间的关系、强度与弯曲性能之间的关系进行了研 HS．2101型不饱和聚酯树脂。 究旧J。谢佳卉等研究了Glare层压板的基本力学性 制作前用丙酮或酒精擦拭干净金属板表面油 能¨0|。南京工业大学先进工程复合材料研究中心 污，制作时分为两步：第一步，将带齿钉镀锌金属板 主要对芯材增强型夹层结构的力学性能进行了 压人烘干机烘过的泡桐木中；第二步，采用真空导人 研究㈨121。 技术将无碱玻璃纤维布铺设在试件上下表面。 本文提出了一种纤维-金属混合夹层梁(Fiber— 2．2材料力学性能及试件参数 Metal Sandwich Hybrid Beam，简称“FMS”)，以薄金 GFRP面板、泡桐木及带齿钉金属板的基本力 属板代替部分纤维层来节约树脂用量，结构中金属 学性能如表1所示。纤维一金属混合夹层梁及纤维 板与泡桐木之间采用齿钉相连，金属板与无碱玻璃 增强夹层梁参数如表2所示。 纤维之间采用不饱和聚酯树脂粘结，使之整体受力。 收稿日期：2015—12—04 本文作者还有方海。 作者简介：丁洁明(1989一)，男，硕士研究生，主要从事复合材料结构研究。 通讯作者：刘伟庆(1964-)，男，博士，博