解读蜂窝板的弯曲刚度及弯曲面板强度

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1、技术交流解读蜂窝板的弯曲刚度及弯曲面板强度ExplanationofthehoneycombcompositepanelbendingstiffnessandflexureFacingstrength李谏(广州市奥雅雷诺贝尔铝业有限公司．广东广州511400摘要：本文讲述T5材蜂窝板和铝蜂窝板中性轴位置的确定万法，解读7弯曲刚度和弯曲面板强度位琦万使铝蜂窝板工程设计而培出单位宽度弯∞刚度和单位宽度抗弯截面模量的做法关键词铝蜂窝板；石材蜂窝板：弯∞．中性轴．弯☆刚度；弯自自板强度中图分类号：TQOSO4+3文献标志码：B文章编号I(I(13—8965(2(IIOL05一0053(151前言蜂窝

2、板在使用中往往要承受弯曲载荷，弯曲刚度和弯曲面板强度是其两项重要的力学性能。蜂窝板弯曲刚度指的是其面板弹性模量(面板材料特性)与其截面对中性轴的惯性矩(蜂窝板截面特性)的乘积，表示了蜂窝板抵抗弯曲变形能力的大小。而弯曲面板强度则指的是蜂窝板在弯曲载荷作用下，面板破坏时面板所承受的最大正应力，即表示的是蜂窝板弯曲时面板抵抗破坏能力的太1J、。不管蜂窝板的总厚度、内部各层厚度以及所用材料是否相同，只要其弯盐刚度大，就表明其抵抗弯曲变形的能力大。而弯曲面板强度则是面板材料本身的力学性质，与蜂窝板结构关系不大。因而它不能用来比较不同蜂窝板的抗弯能力，但在进行蜂窝板工程设计或强度校核时是用得着的。有些

3、不熟悉蜂窝板性能的人，常误以为弯曲面板强度大的蜂窝板就一定抗弯能力大。加之，些生产经营单位，在促销宣传中，有意或无意地将蜂窝板弯曲面板强度混淆称为蜂窝板弯曲强度，更给了用户某种错觉。下面，笔者试对这两个弯曲性能做简单解读。先从蜂窝板的结构谈起。2蜂窝板的结构建筑常用蜂窝板有铝蜂窝板和石材蜂窝板。图1、图2分别为宽度为b的这两种蜂窝板的截面图，其结构如图所示。H、ti^川t分94为蜂窝板的总厚度及图示各层板的相应厚度。板与芯材及板与板之间用胶黏剂粘结。翱鸯图1铝蜂窝板截面图图2石材蜂窝板截面图3蜂窝板的弯曲蜂窝板在横向载荷(垂直于板面的截荷)作53技木交流用下会产生弯曲变形，面凹八，另一面则凸

4、出。凹八面的材料受压缩短，凸出面的材料受拉伸长。根据变形的连续性可知，沿蜂窝板的厚度方向必有一层材料既不伸长也不缩短。这层称为中性层，中性层与横截面的交线称为中性轴(见图1、图2所示)。4中性轴位置的确定从对裁面的静力学关系分析(从略)得出，中性轴必须通过截面的形心。根据这个条件，便可确定中性轴的位置。石材蜂窝板较铝蜂窝板的结构复杂，故这里介绍一下石材蜂窝板中性轴位置的确定方法。因为石材蜂窝板不是种材料构成的，所以不能简单地按其实际截面图直接去找形心。应先按各组份的弹’性模量(即各组份在弯盐中的表现)将其实际截面折算为相当一种材料构成的等效截面，然后确定其形心的位置。实际截面转换成等效截面的

5、方法是，让除蜂窝芯外的任层(假设该层材料的弹性模量为E。)截面保持不变，将其余各层的宽度b分别乘以其弹性模量与En(各层板材的弹性模量可从供应商的材质报告或有关资料中查得)之比进行缩短或伸长，各层厚度保持不变，便可得到实际截面的等效截面。图3即是以背板为基准转换的石材蜂窝板实际截面的等效截面图。图3中，背板宽度b保持不变，石材面板及中板的宽度分别变为bE。／E。和bE4，E帅由于铝蜂窝芯无面内承载能力，即E，s。0，故其宽度bEo／E口≈0。各层的厚度均保持不变。图3石材蜂窝板等效截面图等效截面形心的纵标、rZAiYi1。一百(1)式(1)中，A．——组合平面中各组份的面积Y。——面积A形心

6、的纵标．Av．——A对轴X的静矩。将相应数据代入式(1)，得％％(“一莉+t。e+(H-咕一爿+喑～{．．．．．．．．．．．．．．．．：．．．．．．．．．．．．．．．：．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．：．．．．．．．．．．．．．．．．．一t石6石+t06中+t背8背(2】石材蜂窝板等效截面形心的纵标Y。也就是石材蜂窝板实际截面中性轴的纵标。铝蜂窝板截面的中性轴位置较石材蜂窝板的容易确定。因为面、背板材质相同，弹性模量相同，所以截面无需转换，直接确定实际截面形心位置即确定了中性轴的位置，也是用式f1)去确定。由计算结果可知，若面、背

7、板等厚，中性轴在铝蜂窝板总厚度的1／2处若面板或背板偏厚，中性轴位置则偏向厚板一侧。5蜂窝板的弯曲刚度由GB丌1456—2005《夹层结构弯曲性能试验方法》中95可知，铝蜂窝板的弯曲刚度技木交流————————————————————■■■■■一D目_=E《I(3)式(3)中，E。——面、背板所用铝材的弹性模量．1——截面对中性轴的惯性矩，相当于GB／T1456—2005中的J。当面、背板等厚时，I一!!蔓=