PDF《殷广强第34 卷第0期应用力_殷广强》

收稿日期:2016-00-00 修回日期:2017-00-00 第一作者简介:殷广强,男,1983 年生,博士生,庆安集团有限公司,工程师;

研究方向――航空材料与结构强度及可靠性研究.

E-mail: [email protected] 应用力学学报CHINESE JOURNAL OF APPLIED MECHANICS 第34 卷第0期2017 年00 月Vol.34 No.0 Xxx.

2017 2 应用力学学报第34 卷第0期第一作者姓名,等:文章标题

3 文章编号:16B0691890908 国内外两种夹层结构弯曲模量测试方法不确定度 评定 殷广强 1,2,3 赵桂平 2,3 (1 庆安集团有限公司航空设备研究所

710077 西安;

2 西安交通大学机械结构强度与振动国家重点实验室

710049 西安;

3 西安交通大学航天航空 学院

710049 西安) 摘要: 采用国家标准 GB/T 1456-2005 和美国标准 ASTM C393/C393M-11 测定同一批夹层结构的 弯曲模量,对比所得测试结果的差异,并对其测试结果测量不确定度进行评定.结果表明:对同 一批试样, 采用国家标准 GB/T 1456-2005 和美国标准 ASTM C393/C393M-11 测试得的夹层结构 弯曲模量平均值分别 121.5GPa 和117.8GPa,其离散系数分别为 0.07023 和0.1305;

对同一试样, 采用国家标准 GB/T 1456-2005 和美国标准 ASTM C393/C393M-11 在约定置信概率为 95%的条 件下,得到夹层结构弯曲模量分别为 125.5GPa 和120.3GPa,其扩展不确定度分别为 4.230GPa 和8.862GPa,其扩展相对不确定度分别为 3.371%和7.367%.采用 GB/T 1456-2005 所得结果相对 较高,不确定度较小,离散度小,结果相对稳定可靠,建议采用其对夹层结构弯曲模量进行测试. 关键词:夹层结构;

弯曲模量;

不确定度;

评定 中图分类号:V214.6;

TB114.3 文献标识码:A

1 引言夹层结构是一种轻质结构,是由面板、芯材和 将面板与芯材连接在一起的胶接层三部分构成的复 合材料[1,2] .由于其具有许多独特的优点,如相对密 度低、比强度高、比模量高、抗疲劳性能和抗振性 能好、结构可设计性和较强的能量吸收能力等,在 国民经济的各个部门,从航空、航天到汽车、船舶, 从化工、机械到建筑、能源等,逐渐得到十分广泛 地应用[3,4] . 研究夹层结构复合材料力学性能的手段主要 是试验测试技术[5] .然而在实际测试时,由于试验 条件、试验方法和仪器精度等限制,以及试验人员 技术水平和经验等原因,使测量值与实际值之间存 在一定差异[6,7] .因此,误差分析是试验中必不可少 的组成部分. 本文分别按照标准GB/T 1456-2005[8] 外伸梁 法和标准ASTM C393/C393M-11[9] 混合法对夹层结 构弯曲模量进行测试,对比了两种方法测得同一批 试样弯曲模量存在的差异;

并根据标准JJF 1059.1-2012[10] 的要求,针对同一试样,对比采用这 两种方法所得结果的差异,然后对直接测量及计算 结果的不确定度进行了深入评定,以全面说明两种 方法在测量弯曲模量方面的异同,进而指导夹层结 构弯曲模量的测试.

2 测试基本原理 外伸梁法面板弯曲模量计算公式为 ? ? ? ?

2 2

1 2

2 1

1 8

8 f f f f l ap l amg E f bt h t f bt h t ? ? ? ? (1) 其中:E1为面板弯曲模量,GPa;

l为外伸梁跨距,

4 应用力学学报第34 卷mm;

a为外伸臂长度,mm;

b为面板宽度,mm;

p=mg为载荷-挠度曲线初始段的载荷增量(注:g取9.8N/kg),N;

h为厚度,mm;

tf为面板厚度(注:给 定常量tf=0.28,即不考虑误差),mm;

f1为对应载荷 p=mg外伸点的挠度增量(取左右两点的平均值), mm.外伸梁中点加载如图1所示. 图1 外伸梁中点加载示意图 Fig.1 Sketch map of the overhanging beam of mid-span loading 混合法面板弯曲模量计算公式为 ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ?