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题名三种构型的铝合金蜂窝板抗压性能研究
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作者
贺若桓
王钢
赵才其
杨朔
张志杰
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机构
上海宝冶集团有限公司
东南大学土木工程学院
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出处
《钢结构（中英文）》
2023年第4期20-28,共9页
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文摘
受到独角仙的前翅中同时含有小柱和气囊壁结构的启发,对传统铝合金蜂窝板进行了改进,在铝合金蜂窝板芯板的蜂窝壁端部设置了小柱结构,即壁端柱甲虫板。因为独角仙前翅中有约10%的小柱分布在蜂窝壁的中间,故增加了小柱设置在蜂窝壁中部的壁中柱甲虫板。以三种板为研究对象,开展试验和有限元分析。为完全模拟一体化成型蜂窝板的性能和考虑到3D打印技术无法打印铝合金材料,故试验用树脂作为材料,采用3D打印技术制作一体化蜂窝板试件进行试验,用于验证计算机模拟的准确性。试验首先运用树脂材料通过3D打印技术制作3种不同构型的蜂窝板,分别为传统蜂窝板、壁中柱甲虫板和壁端柱甲虫板,对其开展侧压试验。通过试验数据可以看出,壁端柱甲虫板较传统蜂窝板侧压极限承载力由27.9 kN提升至34.7 kN;壁中柱甲虫板较传统蜂窝板侧压极限承载力由27.9 kN提升至31.9 kN。由此可见,壁端柱甲虫板的侧压性能较蜂窝板和壁中柱甲虫板更好。其次建立了有限元模型与试验数据对比验证,因3D打印工艺留下的小孔影响使得试件的破坏形态与有限元模型的应力分布略有差异,但板件上下边缘中心的低应力区与试验相同。由有限元模拟值与试验数值对比可以看出,模拟结果与试验结果平均误差仅3.366%,由此验证了有限元模型的有效性。再次建立基于铝合金材性的三类蜂窝板有限元模型,开展侧压有限元分析,结果显示,壁端柱甲虫板相较于传统蜂窝板在屈服承载力和极限承载力方面提升分别为2.6%和4.7%。最后分别对影响甲虫板侧压性能的柱的半径r与六边形蜂窝芯的边长L的比值α、甲虫板芯层的厚度h_(1)、上下面板的厚度h_(2),甲虫板芯层蜂窝壁的厚度d这四种因素建立模型进行对比分析。分析结果显示:径长比由0.3125增加至0.5时,屈服承载力和极限承载力分别增加了5.3%和6%;甲虫板芯层壁厚由1 mm增加到1.4 mm时,屈服承载力和极限承载力分别增加了3.3%和6.5%;甲虫板芯层厚度由6 mm增加到12 mm时,屈服承载力和极限承载力分别增加了2.2%和5.1%;甲虫板面层厚度由1 mm增加到2.5 mm时,屈服承载力和极限承载力分别增加了244%和236%。可见甲虫板面板厚度对侧压性能具有显著影响。
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关键词
铝合金蜂窝板
壁中柱甲虫板
壁端柱甲虫板
侧压性能
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Keywords
aluminum alloy honeycomb plate
wall middle column beetle plate
wall end column beetle plate
lateral pressure performance
eccentric lateral pressure performance
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分类号
TU3
[建筑科学—结构工程]
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