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太子城站钛锌蜂窝板芯层结构高温加速老化试验研究

蒋鸿鹄 蒋洁菲 张骞 蔡建国

蒋鸿鹄, 蒋洁菲, 张骞, 蔡建国. 太子城站钛锌蜂窝板芯层结构高温加速老化试验研究[J]. 钢结构, 2020, 35(8): 17-23. doi: 10.13206/j.gjgS20040201
引用本文: 蒋鸿鹄, 蒋洁菲, 张骞, 蔡建国. 太子城站钛锌蜂窝板芯层结构高温加速老化试验研究[J]. 钢结构, 2020, 35(8): 17-23. doi: 10.13206/j.gjgS20040201
Honghu Jiang, Jiefei Jiang, Qian Zhang, Jianguo Cai. Experimental Study on High Temperature Accelerated Aging of Titanium-Zinc Honeycomb Core in Taizicheng Railway Station[J]. STEEL CONSTRUCTION, 2020, 35(8): 17-23. doi: 10.13206/j.gjgS20040201
Citation: Honghu Jiang, Jiefei Jiang, Qian Zhang, Jianguo Cai. Experimental Study on High Temperature Accelerated Aging of Titanium-Zinc Honeycomb Core in Taizicheng Railway Station[J]. STEEL CONSTRUCTION, 2020, 35(8): 17-23. doi: 10.13206/j.gjgS20040201

太子城站钛锌蜂窝板芯层结构高温加速老化试验研究

doi: 10.13206/j.gjgS20040201
基金项目: 

中国铁路总公司科技研究开发计划课题(P2018G006)。

详细信息
    作者简介:

    蒋鸿鹄,男,1996年出生,硕士。

    通讯作者:

    蔡建国,j.cai@seu.edu.cn。

Experimental Study on High Temperature Accelerated Aging of Titanium-Zinc Honeycomb Core in Taizicheng Railway Station

  • 摘要: 蜂窝板结构由上下两层面板和中间一层蜂窝芯组合而成,具有整体质量轻、强度高、刚度大等特点,被广泛应用于航空航天、船舶、汽车和建筑领域。由于常用的蜂窝板芯层结构采用胶黏剂连接,胶黏剂的性能对其力学性能影响较大,尤其是胶黏剂的老化对蜂窝板结构性能影响尚不明确。而蜂窝板常被用于建筑外表面,长时间受到外环境影响,对其耐久性提出了很大的考验。结构耐久性评价指标通常需要根据不同的使用要求进行设定,蜂窝板结构根据不同的工作条件关注的对象也不相同,其中力学性能是一个很重要的评价指标,需重点关注蜂窝板的平压强度。
    主要对钛锌蜂窝板芯层结构进行高温加速老化试验,通过对平压强度变化评价其耐久性。首先根据工程要求的设计使用年限,设定预期寿命为0,25,30 a,并基于阿累尼乌斯方程推导温度变化的反应速率变化公式,从而推导高温加速老化时间。选取典型的4家厂家提供的60 mm×60 mm×20 mm蜂窝芯标准试件,将其分别按照预期寿命0,25,30 a分组并进行高温加速老化,每组预留1个试样仅加速老化不进行准静态压缩,其余各组进行准静态压缩试验,逐件测试试样的准静态压缩力,记录载荷特性曲线,读取压溃荷载,记录压溃形式。分析试样老化后平压强度与峰值强度,与老化前同批次试样对应数值对比,设定老化后试样与同规格件老化前控制指标偏差超过±15%,进行偏差性分析。
    试验结果表明:蜂窝芯层在平压过程中经过弹性变形、塑性变形和失稳三个阶段。弹性变形阶段Ⅰ:在荷载-位移曲线上为斜直线,蜂窝芯呈现弹性变形。塑性变形阶段Ⅱ:蜂窝芯壁板间发生脱胶脆裂,出现塑性屈曲变形,平压强度迅速降低。失稳阶段Ⅲ:随着加载继续,壁板间约束失效,蜂窝芯逐渐被压合,且周边蜂窝结构逐渐破坏,当结构被压合后,平压强度维持在一个相对较低的平台上。分析表明:4个厂家的蜂窝板在老化年限为30 a以内,平压强度变化范围均没有超过设定的±15%的指标偏差,耐久性表现良好。当蜂窝芯排布更密实时,平压强度提高较为明显,同时平压后整体试件表现更好,能基本保持方形。随着老化时间的提高,蜂窝板的平压强度总体上呈现下降趋势,在老化年限25 a内,各系列强度下降较小,且有部分系列强度甚至提高,设计使用年限定为25 a较为合理。由于不同厂家的产品因胶黏剂成分和制备方法的差异,不同厂家的力学性能表现差异较大。分析方法和试验结果论证了蜂窝芯层结构在实际使用前的使用寿命预测的必要性和可行性。
  • [1] 季铁正, 王宝山. 蜂窝夹芯板的结构与应用[J]. 新型建筑材料, 1995(2):31-33.
    [2] 吴大方, 郑力铭, 潘兵, 等. 非线性热环境下高温合金蜂窝板隔热性能研究[J]. 力学学报, 2012, 44(2):297-307.
    [3] 赵才其, 马军, 陶健. 新型装配式蜂窝板空腹屋盖结构的承载力试验研究[J]. 东南大学学报(自然科学版), 2014, 44(3):626-630.
    [4] Bourada M, Tounsi A, Houari M S A, et al. A new four-variable refined plate theory for thermal buckling analysis of functionally graded sandwich plates[J]. Journal of Sandwich Structures & Materials, 2012, 14(1):5-33.
    [5] Szyniszewski S, Smith B H, Hajjar J F, et al. Local buckling strength of steel foam sandwich panels[J]. Thin-Walled Structures, 2012, 59:11-19.
    [6] Boudjemai A, Amri R, Mankour A, et al. Modal analysis and testing of hexagonal honeycomb plates used for satellite structural design[J]. Materials & Design, 2012, 35:266-275.
    [7] 刘艳辉, 杜鹏. 金属蜂窝夹层板的研究进展[J]. 机械制造与自动化, 2013, 42(1):9-11

    ,15.
    [8] 王琦. 金属热防护结构蜂窝板力学性能研究[D]. 南京:南京航空航天大学, 2016.
    [9] Gibson I J, Ashby M F. The mechanics of three-dimensional cellular materials[J]. Proceedings of the Royal Society of A(Mathematical and Physical Sciences), 1982, 382(1782):43-59.
    [10] Lee H, Dear J P, Brown S A. Impact Damage Processes in Composite Sheet and Sandwich Honeycomb Materials[J]. International Journal of Impact Engineering, 2005, 32(1):130-154.
    [11] Kobayashi H, Daimaruya M, Kobayashi T. Dynamic and static compression tests for paper honeycomb cores and absorbed energy[J]. JSME International Journal Series A Solid Mechanics and Material Engineering, 1998, 41(3):338-344.
    [12] 周祝林, 杨云娣. 蜂窝芯子密度及平压强度的理论分析和试验比较[J]. 上海硅酸盐, 1995(1):15-23.
    [13] The British Standards Institution. Rubber, vulcanised or thermoplastic. Estimation of life-time and maximum temperature:ISO 11346-2014[S]. British:BSI, 2014.
    [14] Arrhenius S. Über die Dissociationswärme und den Einfluss der Temperatur auf den Dissociationsgrad der Elektrolyte[J]. Zeitschrift für physikalische Chemie, 1889, 4(1):96-116.
    [15] 中华人民共和国建设部. 夹层结构或芯子平压性能试验方法:GB/T 1453-2005[S]. 北京:中国标准出版社, 2005.
  • [1] 孙明海, 任庆新, 张寅.  折线形蜂窝梁力学性能研究, 钢结构. doi: 10.13206/j.gjg.201911004
    [2] 尧国皇, 廖飞宇.  基于试验数据的内置圆钢管混凝土方形叠合短柱轴压强度计算方法比较, 钢结构. doi: 10.13206/j.gjg.201910003
    [3] 王亚云, 闫宁霞, 李会军, 徐超.  工字形截面圆孔蜂窝梁的挠度分析, 钢结构. doi: 10.13206/j.gjg.201811017
    [4] 薛建伟, 张晓东, 杨储瑜.  基于ABAQUS的蜂窝门式刚架节点抗震分析, 钢结构. doi: 10.13206/j.gjg.201802011
    [5] 肖勇, 冯宇迪, 李国强, 蒋蕴涵, 陈琛, 董博文.  H型钢梁与钢管柱平齐端板单向螺栓节点设计, 钢结构. doi: 10.13206/j.gjg.201812021
    [6] 徐增茂, 马克俭, 李扬.  蜂窝型钢空腹夹层板剪力键的设计与屈曲稳定分析, 钢结构. doi: 10.13206/j.gjg.201811013
    [7] 齐峰, 李邵娟, 任强.  混用钢号蜂窝梁挠度的试验研究, 钢结构. doi: 10.13206/j.gjg.201705005
    [8] 王鑫伟, 陈向荣, 李桐.  基于PSO算法的圆孔蜂窝梁截面优化设计, 钢结构. doi: 10.13206/j.gjg.201604006
    [9] 翁雅谷, 肖维思, 刘玉擎.  高强度钢加劲板轴压承载性能研究, 钢结构. doi: 10.13206/j.gjg.201611009
    [10] 刘昕, 江社明, 佟方, 张启富.  几种钢结构材料的耐久性研究, 钢结构. doi: 10.13206/j.gjg.201602023
    [11] 吴耀华, 张志远, 纪洪广.  高强度螺栓连接中钢板孔壁承压强度试验研究, 钢结构. doi: 10.13206/j.gjg.201512004
    [12] 苏春发.  杆塔材质耐久性研究, 钢结构. doi: 10.13206/j.gjg201406017
    [13] 李和滨, 王士奇.  腹板连接用高强度螺栓直径与连接板厚度匹配关系探讨, 钢结构. doi: 10.13206/j.gjg201110012
    [14] 张霰, 柳超, 刘小清, 李军, 孔正义.  钢结构耐久性研究现状, 钢结构. doi: 10.13206/j.gjg201111018
    [15] 王频, 李小明, 卞晓芳, 孙琦, 李晓润.  蜂窝梁的强度设计及试验对比, 钢结构. doi: 10.13206/j.gjg201010004
    [16] 李涛, 邵永波, 张季超.  内置横向插板加强型管节点静力强度研究, 钢结构. doi: 10.13206/j.gjg200908006
    [17] 罗洪光, 马石城.  卷边槽钢纯弯构件畸变屈曲板组约束系数的直接强度法计算, 钢结构. doi: 10.13206/j.gjg200802001
    [18] 王森军, 郑懿, 杨俊杰, 邹传仁.  蜂窝梁的挠度影响因素分析, 钢结构. doi: 10.13206/j.gjg200707003
    [19] 惠颖, 张沛.  用我国规范计算高强度冷弯薄壁型钢柱的适用性, 钢结构. doi: 10.13206/j.gjg200702019
    [20] 金晓华, 傅俊涛, 邓洪洲.  输电塔十字插板连接节点强度分析, 钢结构. doi: 10.13206/j.gjg200605011
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  • 收稿日期:  2020-04-02

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