复合材料瓦楞板拉伸特性分析及试验验证.pdf

四川建筑科学研究
第40卷第5期
212
Sichuan Building Science
2014年10月
复合材料瓦楞板拉伸恃性分析及试验验证
夏育颖,王骑,廖海黎,罗焱2
(1.西南交通大学土木工程学院,四川成都610031
四川省建筑科学硏究院,四川成都610081)
摘要:复合材料瓦楞结构具有高强度、轻质、耐腐蚀、耐疲劳等特点,近年来在建筑幕墙、屋面系统及高档室内装
饰中有广泛应用。本文结合复合材料层合板理论和周期均匀化理论,将复合材料瓦楞板等效为经典的正交各向异
性板,提出了高精度的复合材料瓦楞板的拉伸、糰合、弯曲刚度,以及弯曲耦合刚度计算方法。最后,以半圆形和梯
形两种波纹形状的复合材料瓦楞板为例,对本文提出的刚度计算方法进行了验证,EM和试验结果表明,该方法高
度高、形式筒约、适用性强。
关键词:复合材料;瓦楞板;层合板理论;周期均匀化
中图分类号:TU599;TU393文献标志码:A
文章编号:1008-1933(2014)05-212-05
Tensile properties estimation for composite corrugated panel
and experimental validation
(. She,KIA Yuying, WANG Qi], LIAO Haili, LUO Yan
) I of Civil En
ity, Chengdu 6100
2. Sichuan Institute of Building Research, Chengdu 610081, China)
Abstract: Composite corrugated structures has widely applications in curtain wall, roof system and interior decorations as their high
strength, li ht weight, corrosion resistance and fatigue endurance abilities. Based on the composite laminate and periodic homogenization
theories, the high-precision stiffness estimation method, has been presented in this paper for calculating the extension, coupling, bending
stiffness and bending-coupling stifness items. The performance of the approach presented in this paper has been demonstrated by both
FEM and experimental validations using round and trapezidal corrugation shapes of composites corrugated panel. The results indicate
that this method with simple explicit expressions has high precisions and strong applicability
Key words: composite; corrugated panel; laminate theory; periodic homogenization
0引言
了许多学者的关注,这其中很重要的原因是,归一化
方法可获得复杂微结构在多种边界条件下的有效响
复合材料以其高强度、轻质、耐腐蚀、耐疲劳等应,例如,材料的本构模型、拓扑优化、周期介质中波
特点,近年来在建筑幕墙、屋面系统及高档室内装饰的传播问题等。均匀化方法最初的提出是为对具有
中有广泛应用;因此,瓦楞板结构的力学特性分析近周期性结构的复合材料进行有效性能分析,后来,该
年来也引起了广泛关注。在对瓦楞板进行力学分析理论得到进一步发展,形成一套严格的数学理
时,传统的方法是用很细的网格去模拟波纹形状,这论。该方法用均质的宏观结构和非均质的具有
种方法计算量大、耗时长,且不便于与其他结构集成周期性分布的细观结构描述原结构,既能从细观尺
计算;一些学者提出将瓦楞板等效成经典的正交各度分析材料的等效模量和变形,又能从宏观尺度分
向异性板,从而可显著降低计算量
析结构的响应;因而,被进一步扩展并应用于其他具
近二十年来,归ー-化方法在计算力学领域得到有周期性特征的结构69?中,例如,桁架结构板材等。
目前,在瓦楞板的等效力学模型方面虽已取得
收稿日期:2013-11-12
了一些进展,但其中绝大多数方法只能用于各项同
作者简介:夏育颖(931-),女,工学博士,博士后,主要从事复合材性材料?,在复合材料瓦楞板方面的研究非常少
料结构与结构风工程方面的研究
Thil等人]基于 Samanta、 Mukhopadhyay"0方
基金项目:国家973科技项目(2013CB036300);国家自然科学基金
项目(51308422,51308478);中央高校专项研究资金创新项目
法,比较了复合材料层合瓦楞结构的刚度的理论解
(2682013CX41)
和实验数据; Yokozeki等人?则用实验和分析两种
E-mail:lconyyx@gmail.com