第12期 井玉安等：普碳钢蜂窝夹芯板的面外压缩性能 。1237。 50 值抗压强度的理论值和实验值， S9 图4与图5分别给出了胞壁厚度不同时两组试 40 S8 样的应力应变曲线.结合表2，从图4可以看到，胞 30 壁厚度对试样的初始压缩强度和峰值抗压强度影响 男 都很大.胞壁边长为5mm胞壁厚度为0.49mm时， S3 蜂窝板试样S10的峰值抗压强度可以达到43.4MPa 表2普碳钢蜂窝夹芯板试样的压缩强度 0.40.6 0.8 应变，E Table 2 Compressive strengths of steel honeycomb specimens M Pa 试样 测量值 计算值 图9面板厚度不同时试样S3,S4.S8和$9的应力一应变曲线 编号初始压缩强度 峰值抗压强度由式(3)由式(5) Fig.9 Compressive stressstrain curves of Specimens S3,S4,S8 and S9 with different face thickneses 189 29.8 19.3 30.1 s2 11.9 148 12.0 13.3 即进入塑性变形阶段(AD段)，其中AB段可视为 S3 11.8 13.5 120 13.3 塑性变形的初始阶段：A点对应的应力值为初始压 S4 11.6 145 120 13.3 缩强度，B点对应的应力为峰值抗压强度；BD段为 S5 65 86 82 69 塑性屈曲阶段，D点以后为压实阶段.根据等效强 S6 41 65 62 43 度概念，假设实体材料的屈服强度为ō，则可推出 S1 35.8 81.9 35.5 87.9 蜂窝芯面外压缩时的初始压缩强度为： S8 226 446 228 401 80.tw Gie- (3) S9 246 501 228 401 3(3a+2tw) S10 221 43.4 228 401 峰值抗压强度可按Kunimoto和Yamada17给 出的塑性屈曲时的临界载荷进行转换.Kunimoto 而胞壁厚度为0.25mm的蜂窝板试样S4的峰值抗 和Yamada在研究蜂窝芯的变形行为时，以弹性固 压强度只有14.5MPa,二者相差29.1MPa.图5表 支为胞壁边界条件，得到蜂窝芯在面外压缩状态下 明，对不带面板的蜂窝芯试样，胞壁厚度对初始压缩 发生塑性屈曲时的临界载荷为： 强度和峰值抗压强度的影响也很大.胞壁边长为3 「π2Eoo tw 2 v3 Pue=4at3(1-v)a) (4) mm,胞壁厚度为0.49mm的蜂窝芯试样S7的抗压 峰值强度可以达到81.9MPa而胞壁厚度为0.25 将式(4)中的Px除以试样的受压面积可得到 mm的蜂窝芯试样S1的抗压峰值强度只有29.8 蜂窝芯面外压缩的临界屈曲应力为： MPa二者相差52.1MPa差别更悬殊.这说明，胞 41w 「πE0o5 Iw 壁厚度对蜂窝结构的面外压缩强度的影响很大 Gue- 3(/3a+2tw)L3(1-02)a 5 图10给出了初始压缩强度和峰值抗压强度随胞壁 式中，E0为蜂窝夹芯板母材的弹性模量，ō为母材 厚度的变化曲线（不考虑蜂窝芯厚度和面板厚度的 的屈服强度，)为母材的泊松系数.为了分析方便， 影响).从图10中曲线可以看到，初始压缩强度和 表2首先给出了试样S1~S10的初始压缩强度和峰 峰值抗压强度均随胞壁厚度变化而迅速增加，但峰 100 00 (a) (b) ·测量值 +测量值 a=3 一由式(3)计算 80 一由式（⑤）计算 6 6 60F 60F =5 0以 =3 0 a=5 20 0=7.5 20 a-7.5 a=10 a=10 0 0.2 0.4 0.6 0.2 0.4 0.6 胞壁厚度k,mm 胞壁厚度，mm 图10胞壁厚度对压缩强度的影响：（初始压缩强度：(）峰值抗压强度 Fig.10 Influence of cell wall thickness on the compressive strengths:(a)initial compressive strength:(b)peak compressive strength图9 面板厚度不同时试样 S3 、S4 、S8 和 S9 的应力-应变曲线 Fig.9 Compressive stress-strain curves of Specimens S3, S4, S8 and S9 with different face thicknesses 即进入塑性变形阶段( AD 段), 其中 AB 段可视为 塑性变形的初始阶段;A 点对应的应力值为初始压 缩强度, B 点对应的应力为峰值抗压强度 ;BD 段为 塑性屈曲阶段, D 点以后为压实阶段.根据等效强 度概念, 假设实体材料的屈服强度为 σs, 则可推出 蜂窝芯面外压缩时的初始压缩强度为: σic = 8 σst w 3( 3a +2t w ) ( 3) 峰值抗压强度可按 Kunimoto 和 Yamada [ 17] 给 出的塑性屈曲时的临界载荷进行转换 .Kunimoto 和 Yamada 在研究蜂窝芯的变形行为时, 以弹性固 支为胞壁边界条件, 得到蜂窝芯在面外压缩状态下 发生塑性屈曲时的临界载荷为 : Puc =4at w π 2 E0 σ 2 s 3( 1 -υ2 ) t w a 2 1/ 3 ( 4) 将式( 4)中的 P uc除以试样的受压面积, 可得到 蜂窝芯面外压缩的临界屈曲应力为 : σuc = 4t w 3( 3a +2t w ) π 2 E0 σ 2 s 3( 1 -υ2 ) t w a 2 1/ 3 ( 5) 图 10 胞壁厚度对压缩强度的影响:( a) 初始压缩强度;( b) 峰值抗压强度 Fig.10 Influence of cell wall thickness on the compressive strengths:( a) initial compressive strength;( b) peak compressive strength 式中, E0 为蜂窝夹芯板母材的弹性模量, σs 为母材 的屈服强度, υ为母材的泊松系数.为了分析方便, 表2 首先给出了试样 S1 ～ S10 的初始压缩强度和峰 值抗压强度的理论值和实验值. 图 4 与图 5 分别给出了胞壁厚度不同时两组试 样的应力-应变曲线 .结合表 2, 从图4 可以看到, 胞 壁厚度对试样的初始压缩强度和峰值抗压强度影响 都很大 .胞壁边长为 5 mm, 胞壁厚度为 0.49 mm 时, 蜂窝板试样S10 的峰值抗压强度可以达到43.4 MPa, 表 2 普碳钢蜂窝夹芯板试样的压缩强度 Table 2 Compressive strengths of steel honeycomb specimens M Pa 试样 编号 测量值 计算值 初始压缩强度 峰值抗压强度 由式( 3) 由式( 5) S 1 18.9 29.8 19.3 30.1 S 2 11.9 14.8 12.0 13.3 S 3 11.8 13.5 12.0 13.3 S 4 11.6 14.5 12.0 13.3 S 5 6.5 8.6 8.2 6.9 S 6 4.1 6.5 6.2 4.3 S 7 35.8 81.9 35.5 87.9 S 8 22.6 44.6 22.8 40.1 S 9 24.6 50.1 22.8 40.1 S10 22.1 43.4 22.8 40.1 而胞壁厚度为 0.25 mm 的蜂窝板试样 S4 的峰值抗 压强度只有 14.5 MPa, 二者相差29.1 M Pa.图 5 表 明, 对不带面板的蜂窝芯试样, 胞壁厚度对初始压缩 强度和峰值抗压强度的影响也很大.胞壁边长为 3 mm, 胞壁厚度为 0.49 mm 的蜂窝芯试样 S7 的抗压 峰值强度可以达到 81.9 M Pa, 而胞壁厚度为 0.25 mm 的蜂窝芯试样 S1 的抗压峰值强度只有 29.8 M Pa, 二者相差 52.1 M Pa, 差别更悬殊.这说明, 胞 壁厚度对蜂窝结构的面外压缩强度的影响很大. 图 10给出了初始压缩强度和峰值抗压强度随胞壁 厚度的变化曲线(不考虑蜂窝芯厚度和面板厚度的 影响) .从图 10 中曲线可以看到, 初始压缩强度和 峰值抗压强度均随胞壁厚度变化而迅速增加, 但峰 第 12 期 井玉安等:普碳钢蜂窝夹芯板的面外压缩性能 · 1237 ·