PVC夹芯板在冲击载荷下的动态响应与失效模式
来源: http://www.cqslwzyxgs.com   发布时间: 2019-09-05 15:12   321 次浏览   大小:  16px  14px  12px


  针对低层轻钢结构住宅房屋,提出了一种新的夹芯复合板墙形式,夹芯墙内外层分别采用50 mm厚的火山渣混凝土,内外墙设置钢筋网,中层保温板采用150 mm厚的挤塑聚苯乙烯板(XPS),设置钢桁架与钢腹杆提高整体性;设计了复合板墙板

  针对低层轻钢结构住宅房屋,提出了一种新的夹芯复合板墙形式,夹芯墙内外层分别采用50 mm厚的火山渣混凝土,内外墙设置钢筋网,中层保温板采用150 mm厚的挤塑聚苯乙烯板(XPS),设置钢桁架与钢腹杆提高整体性;设计了复合板墙板与板之间的水平缝、垂直缝与阳角缝连接形式,采用预埋件与焊接在钢梁上的角钢螺栓连接形式将夹芯板墙固定于钢框架上;对夹芯板墙与钢框架进行有限元模拟抗震性能运算,研究了夹芯板墙与钢框架在单螺栓连接与双螺栓连接方式下的破坏机理。
  对夹芯板进行冲击防护的研究和应用,一直都是各国学者研究的重点,其中泡沫金属夹层板已经在航天领域有了广泛的应用。而将PVC材料应用于冲击防护,是随着制作工艺的改进于近期才被发掘出来的。PVC材料是一种低密度,且密度可控多孔聚合物材料,以之作为芯层,组成PVC夹芯结构,以充分发挥其低密度、高比强度的优点。在民用和军用领域都有着广阔的应用前景。

重庆夹芯板
  与整体板相比,轻质夹芯板具有更高的比强度,同时也具有与整体板不同的变形和失效模式,更强的冲击防护能力取决于前、后面板与芯层在抵抗冲击和能量吸收过程中相互之间的耦合作用。撞击实验前对夹芯板背板进行高对比度喷涂处理。利用DIC-3D技术,对后面板的动态变形和失效进行拍摄、耦合和计算。
  通过对泡沫弹垂直撞击PVC夹芯板的实验研究,结合数字图像相关技术,综合研究子弹冲量、等面密度条件下不同芯层密度对夹芯结构抗撞击性能的影响,同时分析PVC夹芯板在撞击加载条件下的动态响应,以及变形和失效模式,得到以下结论:
  (1)泡沫弹撞击PVC夹芯板,夹芯板的变形和失效模式主要分3种,随着冲击载荷的增加分别为,塑性大变形、拉伸撕裂、剪切撕裂。与整体板的失效模式相类似,但在本实验工况下前板未发生拉伸撕裂,即由塑性大变形直接过渡到剪切撕裂。芯层的变形和失效模式主要分为压缩失效和剪切失效及其耦合作用。
  (2)与相同面密度的实体板相比,PVC夹芯板具有更高的比强度,以及更高的抗撞击与能量吸收性能。通过对背板挠度的测量及其与载荷冲量之间的比较可以得到,相同结构下背板中点挠度与冲量近似成线性关系。在适当的结构中采用可以达到很好的防护效果。
  (3)通过对3种不同密度PVC芯层的抗撞击性能的实验研究,在相同的面密度下,选择低密度芯层具有更高的抗撞击性能。因此在工程防护结构的设计中,如果空间允许,可以适当选择大厚度、低密度的芯层,以使得较低质量的防护结构在变形较小的情况具有更强的抗撞击性能。