有机玻璃受弯构件抗弯承载力试验研究与设计方法

郑宝锋; 舒寅嘉; 舒赣平; 李磊

doi:10.3724/j.gyjzG22011706

有机玻璃受弯构件抗弯承载力试验研究与设计方法

doi: 10.3724/j.gyjzG22011706

1. 混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室, 南京 210096;
2. 东南大学土木工程学院, 南京 210096;
3. 江苏汤臣新材料科技有限公司, 江苏泰兴 225542

基金项目:

东南大学大学生创新创业训练项目(202105073)。

住房和城乡建设部研究开发项目(2020-K-070)

详细信息

作者简介:
郑宝锋,博士,副教授,主要从事钢结构研究。电子信箱:101012279@seu.edu.cn

计量
- 文章访问数: 43
- HTML全文浏览量: 3
- PDF下载量: 0
- 被引次数: 0
出版历程
- 收稿日期: 2022-01-17
- 网络出版日期: 2024-10-18

Tests and Design on the Bending Capacity of Flexural Acrylic Beams

1. Key Laboratory of Concrete and Prestressed Concrete Structures of Ministry of Education, Nanjing 210096, China;
2. School of Civil Engineering, Southeast University, Nanjing 210096, China;
3. Jiangsu Donchamp New Materials Technology Co., Ltd., Taixing 225542, China

摘要

摘要: 为了研究有机玻璃受弯构件的破坏模式及抗弯承载力,对有机玻璃材料及受弯构件力学性能进行了试验研究,获得了材料力学性能参数、构件破坏模式和承载力,并通过数字图像相关(DIC)技术测量了构件中的应变分布。试验研究表明:有机玻璃材料具有一定的拉压不对称性,受压强度高于受拉强度;受弯构件的破坏模式以受拉边缘拉断和受压区爆裂为主,以受拉区最大应变达到极限拉应变为破坏标志;跨中截面正应变符合平截面假定,中和轴略偏向于受压区。分别采用弹性、弹塑性和简化模型计算截面的抗弯承载力和跨中挠度。分析表明:弹性模型的预测值低于试验值,而弹塑性模型和简化模型的计算结果与试验值吻合较好,但简化模型计算更简便,建议用于有机玻璃受弯构件的承载力和跨中挠度计算。
- 有机玻璃 /
- 受弯构件 /
- 试验研究 /
- 承载力 /
- 破坏模式 /
- 设计方法
Abstract: In order to study the failure mode and the bending capacity of fluxural acrylic beams, a series of tests were conducted on the acrylic and flexural members, so as to obtain the material properties, failure modes and bending capacity. Besides, the DIC technology was used to obtain the full-field strain distribution. Test results indicated that PMMA had asymmetric material properties, and compression strength was higher than tensile strength. The combination of the fracture in tension zone and burst in compression zone was the major failure mode, and the failure would happen when the tensile strain reached the ultimate strain in tension. The strain distribution in the mid-span met the plan-section assumption, and the neutral axis was slightly above the centroid of the cross-section. Elastic model, elastic-plastic model and simplified model were used to calculate the bending capacity and deflection. Analysis showed that the predictions of elastic model were lower than the test results, while the predictions of elastic-plastic model and the simplified model matched the test result well. It was recommended to use the simplified model to predict the bending capacity and deflections of flexural acrylic beams due to convenient in calculation.
- acrylic /
- flexural member /
- experimental study /
- bearing capacity /
- failure mode /
- design method

HTML全文

参考文献(20)

[1]	吴衡毅,马钢,夏源明.PMMA低、中应变率单向拉伸力学性能的实验研究[J].实验力学,2005(2):193-199.
[2]	王综轶,王元清,杜新喜,等.不同温度下有机玻璃厚板的准静态拉伸试验研究[J].东南大学学报(自然科学版),2018,48(1):132-137.
[3]	范瑞鹤. 基于有机玻璃拉伸试验的本构关系拟合及有限元实例分析[D]. 哈尔滨:哈尔滨工业大学,2012.
[4]	黄福增,郭伟国.MDYB-3有机玻璃在不同温度不同应变率下的性能[J].材料科学与工程学报,2007(4):582-586.
[5]	管公顺,王少恒,成方圆.不同加载应变率下有机玻璃的压缩破坏与力学行为[J].航空材料学报,2012,32(6):96-101.
[6]	郭伟国,史飞飞.不同载荷方式下MDYB-3有机玻璃的变形与破坏行为[J].航空学报,2008(6):1517-1525.
[7]	陈富财. 支柱式有机玻璃球探测器结构设计[D].杭州:浙江大学,2014.
[8]	刘伟,高宗战,刘永寿,等.航空MDYB-3定向有机玻璃蠕变行为温度效应试验研究[J].材料工程,2009(7):47-49,82.
[9]	周凡. 有机玻璃在液闪中的蠕变行为及耐压球壳稳定性研究[D].杭州:浙江大学,2017.
[10]	陈薇,屈平,张爱锋.基于压缩蠕变试验的观察窗蠕变特性研究[J].船舶力学,2021,25(1):73-79.
[11]	熊伟腾, 王云英, 范金娟, 等. 非定向有机玻璃拉伸断口形貌与拉伸温度相关性分析[J]. 材料工程, 2020,48(10):96-104.
[12]	朱兆祥,徐大本,王礼立.环氧树脂在高应变率下的热粘弹性本构方程和时温等效性[J].宁波大学学报,1988(1):58-68.
[13]	王元清,王综轶,杜新喜,等.超大型中微子探测器有机玻璃球与不锈钢网壳方案的设计优化分析[J].工程力学,2016,33(3):10-17.
[14]	李华峰,朱忠义,束伟农,等.江门中微子实验中心探测器主体不锈钢结构设计研究[J].建筑结构,2018,48(20):92-97.
[15]	王综轶,王元清,周燕,等.江门中微子探测器承载性能的影响因素分析[J].沈阳建筑大学学报(自然科学版),2015,31(3):418-425.
[16]	王综轶,王元清,杜新喜,等.有机玻璃与不锈钢连接节点承载性能试验研究[J].东南大学学报(自然科学版),2016,46(1):105-109.
[17]	中国国家标准化管理委员会. 塑料拉伸性能的测定第1部分:总则: GB/T 1040.1—2018 [S]. 北京: 中国标准出版社,2019.
[18]	ASTM Committee D20. Standard Test Method for Tensile Properties of Plastics:D638-14[S]. United States: ASTM International, 2015.
[19]	中国国家标准化管理委员会. 塑料压缩性能的测定: GB/T 1041—2008 [S]. 北京: 中国标准出版社, 2008.
[20]	中国国家标准化管理委员会. 塑料弯曲性能的测定: GB/T 9341—2008 [S]. 北京: 中国标准出版社,2008.