基于Reissner理论的FSIP板挠度分析和试验研究

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随着建筑业的发展,大量的资源消耗和污染环境等问题越来越突出,与现在政府倡导的发展绿色经济的理念之间的矛盾逐渐引起了社会的重视,因此推广使用新型环保建筑材料,改变传统的建筑模式,是未来建筑业发展的必然趋势。  本课题研究的FSIP板(FRP Reinforced Structural Insulated Panel),是在原有的SIP板(Structural Insulated Panel)的基础上对其进行改进,以非金属材料—水泥纤维板作为面板代替传统的金属面板,并在下面板与芯材之间粘结纤维布,从而提高其承载力和延性。FSIP板作为一种新型的绿色环保建筑材料,由于以非金属材料代替了传统的金属材料,能够大大减少用钢量,减少能源消耗,具有轻质高强、保温隔热、施工简便、节约成本等诸多优点,具有十分广阔的发展前景。国外对于SIP板的研究已经趋于完善,但是国内的研究却处于起步阶段,然而对于这种FSIP板的研究基本空白。  夹芯板各组成部分的力学性能是研究夹芯板整体受力性能的基础,夹芯板的整体力学性能取决于各组成材料各自的力学性能,因此本文首先分别对水泥纤维板、EPS泡沫板和碳纤维布进行了材料力学性能试验,通过试验得到荷载—位移曲线,并通过对曲线的线性拟合,得到相应的力学性能参数。然后采用四点弯曲的方法对FSIP板进行抗弯试验,得到其相应的荷载—挠度曲线,破坏荷载等结果。  由于FSIP板采用的是非金属面板,厚度很大,因此需要考虑面板刚度的影响。本课题在Reissner理论的基础上,运用Timoshenko梁理论和复合材料力学的知识,首先修正了夹芯板的中性层位置。由于FSIP板采用的芯材剪切弹性模量较小,在剪力的作用下会发生较大的剪切变形,因此考虑横向剪切效应的影响,对FSIP板的弯曲性能进行了预测,提出了在任意集中荷载作用下FSIP板的挠度计算公式,并与试验结果进行对比,验证了公式的正确性。
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