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三维空芯定向刨花板冲击性能研究∗

更新时间:2009-03-28

木结构建筑结构稳定、抗震性优良,在建造中需要高强度、低密度的材料,木质夹芯板是一种高强度、自重轻的材料,广泛应用于木结构建筑中,冲击性能是衡量结构性能的重要指标[1]。结构用人造板在冲击荷载作用下的承载性能,关系到其所在结构系统的整体性和安全性[2] 。三维空芯定向刨花板由两侧薄板和中间三维芯层组成,表层具有较大弯曲刚度,芯层具有很好的抗剪切性,因此夹层结构是一种有效利用不同材料性能的结构,具有优良的均布荷载性能。众所周知,夹芯板在集中载荷作用下,极易发生破坏,从集中载荷作用力和破坏位移可以很好地了解冲击性能[3]。由于复合材料夹层结构的复杂性,低速冲击性能的研究一直是一个重要的研究课题,受到了广泛的关注[4]。有研究人员对泡沫芯和薄织物覆盖的夹芯板结构的低速冲击性能进行了研究,建立了微观尺度的数值模型[5]。有学者对复合夹芯梁的破坏过程和破坏特征,冲击破坏对泡沫夹芯梁的疲劳寿命进行了恒荷载循环加载测试[6],并对复合材料夹芯梁的低速冲击性能及梁的冲击破坏机理进行了研究和分析[7-8],最常见的是上表层压缩破坏,下表层拉伸破坏,泡沫受到压缩破坏,同时受上表面弯曲时的剪切破坏,或下表面拉伸时的破坏。大量研究集中在冲击动力学的分析、冲击损伤的表征以及复合材料结构冲击后力学性能的测定[9]。研究复合夹芯结构材料的低速冲击性能,并对冲击载荷和破坏过程进行深入的研究具有重要意义。

在本研究中,测试了三维空芯定向刨花板表板、三维芯板、三维空芯定向刨花板、泡沫填充三维空芯定向刨花板的冲击性能,测试连续记录板材低速冲击时的力、能量和位移的关系,并对三者进行了分析。

1 材料与方法

1.1 材料

三维空芯定向刨花板由表层板、三维空芯层、背面板组成,又分为三维空芯定向刨花板和泡沫填充三维空芯定向刨花板两种(详细结构见图1)。

黄松三维空芯定向刨花板表板(背面板),厚度3.30 mm;黄松三维空芯板,厚度25.40 mm;黄松三维空芯定向刨花板和泡沫填充黄松三维空芯定向刨花板,厚度均为32 mm。

1.2 方法

1)将材料切割成132 mm×132 mm,置于冲击试验台。

2)测试依据ISO 6603标准,测试设备为Instron 4400力学试验机,冲击测试设备,试验落锤重量13.80 kg,加载头直径25.4 mm,落锤高度500 mm,冲击速度3 m/s。

1)板材抗冲击力分析。

  

图1 三维空芯定向刨花板结构示意图Fig.1 Structure of three-dimensional hollow core oriented particleboard

2 结果与讨论

2.1 冲击性能测试结果

冲击性能测试全程记录力、位移和能量,不同板的受力、破坏位移和能量等冲击性能结果与方差分析见表1,括号里为变异系数。

 

表1 冲击测试结果Tab. 1 The results of the impact test

  

位置 试样数量 冲击力/kN 冲击力方差分析 冲击能量/J 冲击能量方差分析表板 4 8.26方差分析 破坏位移/mm 破坏位移(3.46%) A 50.77(0.13%) D 7.73(16.85%) F芯板 3 8.54(4.46%) A 71.34三维空芯定向刨花板正面 3 5.09(0.49%) C 11.30(15.13%) E F(29.09%) B 77.63三维空芯定向刨花板背面 3 4.59(23.86%) A 67.72(2.03%) A(6.91%) B 77.73泡沫三维空芯定向刨花板正面 3 3.68(1.44%) A 43.95(13.38%) D(6.88%) C 5.35泡沫三维空芯定向刨(14.56%) F 68.12(1.03%) A花板背面 3 3.50(8.79%) C 26.27(1.25%) E 58.84(7.73%) B C

方差模型得出,三维空芯定向刨花板表板、芯板、三维空芯定向刨花板、泡沫填充三维定向刨花板冲击力方差模型显著,破坏位移方差模型显著,冲击能量方差模型显著;模型得出制备三维空芯定向刨花板的表面和三维空芯板之间冲击性能接近。

不同板材抗冲击力方差模型显著,冲击力差异大。黄松表板和三维芯板破坏冲击力差异不显著,主要是冲击力由材料本身决定,两种材料形状不同,厚度和材质、结构一致所致;三维空芯定向刨花板正面和背面加载,冲击力基本一致,说明三维空芯定向刨花板结构性能均匀,材料稳定,适用于木结构使用;泡沫三维空芯定向刨花板抗冲击能力最小。

2.2 讨论

3)测试连续记录不同板材的冲击力、能量和破坏位移,记录时间为落锤开始到加载头接触到面板的表面至板材破坏瞬间(测试位置见图1)。

(3)高级职称比例较低。由于同一时期引进的青年教师多,中老年骨干教师部分来自于母体学校,部分是从外校引进的退休返聘老教师,使得高级职称教师的占比偏低。中低级职称的青年教师人数众多,且需晋升高级职称的时间较为集中,造成独立学院职称晋升“水涨船高”的现象,进一步又增大了青年教师晋升职称的难度。独立学院的这种高级职称人数少、中低级职称及青年教师扎堆晋升的现象,也一定程度上影响了独立学院的转型升级发展。

1.2.2 苗床设置 定植前要对采穗圃地块进行全面平整,苗床大小及长度根据地形确定,宽度一般不超过1.5 m。同一个苗床内地面要平整,定植前要深翻土壤,结合整地施入适量有机肥。

对鸭坯进行统一前处理,之后进行烤制实验。具体为红外蒸汽烤制温度220℃,烤制时间30、35、40、45、50min,蒸汽喷射2次,分别为烤制的第10min和第30min,每次喷射时间为3s;最后红外干烤10min。

2)板材破坏位移分析。

3)板材冲击能量分析。

不同板材冲击能量方差模型显著,说明材料断裂吸收能量的能力差异较大。表板、芯板、三维空芯定向刨花板正面、泡沫填充三维空芯定向刨花板正面之间冲击能量差异较大,其中表板冲击能量最小,三维空芯定向刨花板正面抗冲击破坏能量最大。

不同板材破坏位移方差模型显著,说明材料断裂时间和性能差异较大。三维空芯定向刨花板表板和芯板破坏位移差异极其显著;三维空芯定向刨花板正面和背面加载,破坏位移基本一致,说明三维空芯定向刨花板结构均匀,性能稳定,适用于木结构使用;泡沫夹芯板破坏位移最小。

次选观点是12月19日和12月20日的时间节点是低点向上的性质,下周大幅向上运行。如走此观点,则需要注意区分是级别更大的反抽运行?还是反转后的慢慢开始向上正式运行了?

为了做好食品药品监管工作,确保百姓饮食用药安全,多年来,韩宇始终坚定理想信念,不断提高自身修养,认真落实党风廉政建设“两个责任”,不断提高队伍监管水平和保障能力,确保近年来辖区内未发生重大食品药品安全事故。在他的积极推动下,机构改革各项工作进展顺利,独立设置食品药品监管机构,增设11个乡街监管站、1个稽查队和1个检测中心,编制从12人增加到147人。招录50名村级专职安全协管员,初步形成区局、乡街监管站、村委会(社区)统一、权威、高效的三级监管体系。

3 结论

1)三维空芯定向刨花板组成单元、三维空芯定向刨花板及泡沫填充三维空芯定向刨花板之间冲击性能差异显著。

2)表板和芯板抗冲击力最大,三维空芯定向刨花板抗冲击力次之,泡沫填充三维空芯定向刨花板抗冲击力最小;三维空芯定向刨花板破坏位移最大,泡沫填充三维空芯定向刨花板破坏位移最小;泡沫填充大大减少了三维空芯刨花板的抗冲击力和破坏位移。

3)泡沫填充三维空芯刨花板抗冲击破坏能量最大,泡沫的添加增加了三维定向刨花板的抗冲击破坏能量。

参考文献

[1]Kicki F K,AstrGm B T. Manufacturing and applications of structural sandwich components[J]. CompositesPart A, 1997, 28A:97-111.

[2]温留来, 韩刘杨, 周海滨. 结构用人造板冲击荷载性能研究[J]. 林产工业, 2015, 42(7):26-33.

[3]Zhang Z Y, Richardson M O W. Low velocity impact induced damage evaluation and its effect on the residual flexural properties of pultruded GRP composites[J]. Composite Structures, 2006(8):19.

[4]Patrick M. Schubel, Jyi-JiinLuo, Isaac M. Daniel. Low velocity impact behavior of composite sandwich panels[J]. Composites:Part A, 2005,36:1389-1396.

[5]Navarro P, Marguet S, Ferrero J-F. Modeling of Impacts on Sandwich Structures[J].Mechanics of Advanced Materials and Structures, 2012,19:523-529.

[6]Shipsha A, ZenkertD. Fatigue. Behavior of Foam Core Sandwich Beams with Sub-interface Impact Damage[J]. Journal of Sandwich Structures and Materials, 2003, 5:147-160.

[7]Shipsha A, Hallstrom S, Zenkert D. Failure mechanisms and modelling of impact damage in sandwich beams-a 2D approach:part I—experimental investigation[J]. Journal of Sandwich Structures and Materials, 2003, 5(1):7–31.

[8]Shipsha A, Hallstrom S, Zenkert D. Failure mechanisms and modelling of impact damage in sandwich beams-a 2D approach:part II—analysis and modelling[J]. Journal of Sandwich Structures and Materials, 2003,5(1):33–51.

[9]Abrate S. Localized impact on sandwich structures with laminated facings[J]. Applied Mechanics Reviews, 1997, 50(2):69–82.

 
姚利宏,徐伟涛,王喜明,郝一男,李英洁
《林产工业》 2018年第05期
《林产工业》2018年第05期文献

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