具有振動(dòng)帶隙的周期圓管夾芯板基本力學(xué)性能研究.pdf

1、周期復(fù)合結(jié)構(gòu)作為一種新型功能結(jié)構(gòu)，具有禁帶特性，使得禁帶頻率范圍內(nèi)的振動(dòng)無法在結(jié)構(gòu)中傳播。周期夾芯板作為一種特殊的周期復(fù)合結(jié)構(gòu)，在其內(nèi)部填充多孔、低導(dǎo)熱系數(shù)的泡沫材料，既具有阻礙特定頻段內(nèi)振動(dòng)傳播的功能，又有較好的保溫隔熱性能。若通過對(duì)其材料參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計(jì)，使周期夾芯板在滿足上述功能的同時(shí)，又具有較好的承載能力，對(duì)于其在工程結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文首先利用Comsol Multiphysics有限元軟件對(duì)聚

2、苯乙烯填充的周期圓管夾芯板進(jìn)行了能帶計(jì)算與分析。然后分別采用理論分析和ABUQUS有限元數(shù)值模擬分析了夾芯板彎曲、剪切、平壓及側(cè)壓力學(xué)性能，并且進(jìn)行了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究。分析了結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)夾芯板基本力學(xué)性能的影響，在滿足帶隙要求和隔熱性能的前提下，提出了周期圓管夾芯板的參數(shù)優(yōu)化方向。結(jié)論如下:
　　1、周期圓管夾芯板具有較好的隔振性能。圓管高度與面板厚度對(duì)禁帶中心頻率和帶寬皆有影響。隨著圓管高度的增大，第一禁帶寬度先變大后變小，禁帶中心

3、頻率降低，芯體高度與周期尺寸的比值在1.25-1.5附近時(shí)，禁帶寬度最寬。隨著石膏板厚度的增大，第一禁帶寬度先變大后變小，頻率變大，石膏板厚度與周期尺寸的比值在0.06附近時(shí)，禁帶寬度最寬。
　　2、周期圓管夾芯板抗彎強(qiáng)度由面板抗拉強(qiáng)度控制，抗剪、抗壓（側(cè)壓、平壓）強(qiáng)度主要由面板抗壓強(qiáng)度控制。周期圓管夾芯板對(duì)于剪切、平壓和側(cè)壓具有較強(qiáng)的承載力，而抗彎承載力相對(duì)較弱。隨著板厚的增加，抗彎承載力增大，極限位移減小;泡沫填充的夾芯板剛度

4、和抗彎承載力均大于無泡沫填充的夾芯板。
　　3、彎曲和平壓情況下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值模擬及理論分析結(jié)果吻合較好;剪切實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論分析較為吻合;側(cè)壓實(shí)驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果吻合較好。
　　4、增強(qiáng)面板與芯體的連接強(qiáng)度，可以大大提高夾芯板的抗彎和抗剪承載能力。圓管宜選用密度較大的材料。圓管壁厚增大有利于獲得低頻禁帶，同時(shí)可有效提高夾芯板抗壓性能，但半徑不宜過大。填充類似泡沫的導(dǎo)熱系數(shù)較低的材料，有利于提高抗彎承載力，且降低導(dǎo)熱系數(shù)，