復(fù)合材料因其輕質(zhì)高強(qiáng),、耐腐蝕,、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)等特點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于航空航天、國(guó)防和基礎(chǔ)設(shè)施等領(lǐng)域,。以纖維增強(qiáng)復(fù)合材料格柵板,，采用不飽和聚酯樹脂作為基體材料,，玻璃纖維作為增強(qiáng)材料,，通過(guò)模塑工藝加工成型格柵板。復(fù)合材料格柵板作為一種特殊的結(jié)構(gòu)型式,，可較好地滿足承載需求,，且具備一定延性破壞特征，尤其適用于腐蝕性環(huán)境,，如化工廠平臺(tái)板,、走道板和檢修通道等。
格柵板整體結(jié)構(gòu)由格肋網(wǎng)格和蒙皮組成,。在幾何形式上,，格柵板結(jié)構(gòu)具有較好的拓?fù)鋬?yōu)化性，等重前提下相較于其他結(jié)構(gòu)形式具有更大的截面慣性矩和更好的受彎性能,，格肋也具有較高的法向剛度,，可獲取更高的結(jié)構(gòu)效率。此外,，格肋相對(duì)獨(dú)立,，在沖擊荷載作用下，受損后裂紋不易擴(kuò)散,，整體性能較好,。
復(fù)合材料格柵板加筋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性分析模型主要包括離散加強(qiáng)筋模型、有限元模型和平鋪加強(qiáng)筋模型,，其中,，離散加強(qiáng)筋模型僅適用于特定的加筋結(jié)構(gòu)，有限元模型則需進(jìn)行大量重復(fù)分析的優(yōu)化設(shè)計(jì),，而基于均勻化假設(shè)并考慮結(jié)構(gòu)整體抗失穩(wěn)能力的平鋪加筋模型則更為適用,。總而言之,，復(fù)合材料格柵板結(jié)構(gòu)的荷載傳遞路徑較為復(fù)雜,，破壞時(shí)呈現(xiàn)格肋纖維斷裂、蒙皮纖維斷裂、格肋蒙皮剝離等多種損傷模式,，為相關(guān)的研究帶來(lái)較大困擾,。
本文以復(fù)合材料格柵板為研究對(duì)象，分別對(duì)不設(shè)蒙皮的復(fù)合材料純格柵板,、設(shè)上或下蒙皮的復(fù)合材料格柵加筋板和設(shè)雙面蒙皮的復(fù)合材料格柵夾層板進(jìn)行系統(tǒng)的受彎試驗(yàn)研究和數(shù)值分析,。純格柵板完全由格肋網(wǎng)格構(gòu)成,；格柵加筋板由格肋網(wǎng)格和上或下蒙皮構(gòu)成,，二者共同承受彎曲和剪切荷載作用；格柵夾層板由格肋網(wǎng)格和上下雙面蒙皮構(gòu)成,，上下蒙皮主要承受彎曲荷載作用,，而格肋網(wǎng)格主要承受剪切荷載作用并部分承受彎曲荷載作用，同時(shí)對(duì)上下蒙皮起支撐作用,。
其中：格柵加筋板通過(guò)上或下蒙皮與格肋網(wǎng)格共固連接,，以單面蒙皮約束格肋的失穩(wěn)和變形，相較于純格柵板可更為有效地提高結(jié)構(gòu)的整體剛度,；格柵夾層板中上下蒙皮為主要受荷構(gòu)件,，而格肋主要為上下蒙皮提供有效的支撐與連接，通過(guò)格肋傳遞剪切應(yīng)力,，可使上下蒙皮變形一致,，提高構(gòu)件整體剛度。
試驗(yàn)方案
試驗(yàn)參照《夾層結(jié)構(gòu)彎曲性能試驗(yàn)方法》,，分別對(duì)復(fù)合材料純格柵板,、復(fù)合材料格柵加筋板以及復(fù)合材料格柵夾層板試件進(jìn)行三點(diǎn)彎和四點(diǎn)彎加載試驗(yàn)。受彎試驗(yàn)加載裝置采用30t萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī),。受彎試驗(yàn)采用分級(jí)加載并實(shí)時(shí)記錄荷載及位移值,。
結(jié)果表明
復(fù)合材料格柵板在達(dá)到極限承載力之前其荷載-位移曲線呈線性增長(zhǎng)，此后,，其強(qiáng)度下降趨勢(shì)呈“鋸齒階梯狀”,，表現(xiàn)為多次小幅度升降：格柵板在破壞前有密集的響聲預(yù)兆，破壞過(guò)程持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),；格柵夾層板和設(shè)下蒙皮的格柵加筋板破壞現(xiàn)象相似,，均從下蒙皮泛白開裂開始至蒙皮剝離破壞，破壞過(guò)程存在彈性變形,、脫粘失穩(wěn),、夾芯剪切破壞和殘余強(qiáng)度四階段；純格柵板和設(shè)上蒙皮的格柵加筋板的破壞現(xiàn)象相似,，均從格肋豎向開裂開始至水平纖維拉斷導(dǎo)致試件破壞,；格柵夾層板在破壞過(guò)程中呈現(xiàn)一段近似延性的變化，定義為“偽延性”。
對(duì)于設(shè)置蒙皮方式相同的復(fù)合材料格柵板,，其極限抗彎承載力和抗彎剛度將隨試件跨度的增大而降低,；以設(shè)上蒙皮的格柵加筋板為例，試件跨度從1000mm減小至500mm,，其極限承載力降低55.7%,，跨中位移提高120%。格柵夾層板和設(shè)上蒙皮的格柵加筋板的極限抗彎承載力相較于其他類型的格柵板有一定提高,；以跨度為1000mm的格柵夾層板為例,，相較于相同跨度的純格柵板、設(shè)上蒙皮的格柵加筋板和設(shè)下蒙皮的格柵加筋板,，其極限抗彎承載力分別提高27.2%,、5.3%和36.2%；
根據(jù)復(fù)合材料格柵板受彎性能參數(shù)影響有限元分析結(jié)果,，增大上蒙皮厚度較增大下蒙皮厚度可更為有效地提高試件的受彎性能,。而增大格肋厚度和減小格肋間距對(duì)提高試件的受彎性能較為有益。格肋高度從25mm增大至75mm,，試件抗彎承載力提高72.7%,，抗彎剛度提高124.1%，增大格肋高度可最為有效地提高試件的抗彎承載力和抗彎剛度,。
