CCS-B激光焊三明治板在低溫下的材性試驗及彎曲效應數(shù)值分析.pdf

1、由于三明治板結構具有重量輕、強度高的特點，同時也具有良好的抗振、隔聲和隔熱等性能，目前已被廣泛應用于船舶，航天，建筑等多個領域。在大跨度空間結構及船舶結構應用中，全金屬激光焊接三明治板比普通三明治板有更多優(yōu)勢。該結構由上、下面板及中間的離散芯層組成，面板與離散芯層之間用激光焊接直接連接，所以力學性能也有許多新特點。因此全金屬激光焊接三明治板的性能研究成了國內外學者研究的熱點之一。
　　 隨著工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)界對結構構件提出了更高

2、強度和剛度的需求。目前對高強度結構鋼材的力學性能研究主要是針對常溫條件下進行的，但是近年來全球氣候異常、入冬寒冷地帶時而出現(xiàn)極度低溫現(xiàn)象，我國的東北、西北、黑龍江境內歷史上出現(xiàn)的極端最低溫度達到-53.3℃。隨著溫度的降低，高強度結構鋼材的強度指標和塑性指標也發(fā)生著相應的變化。歷史上由于低溫引起鋼結構構件脆性斷裂的例子也比較多。當全金屬激光焊接三明治板應用于屋面結構及船舶結構中時，時常會遇到低溫環(huán)境，因而為了防止其發(fā)生脆性破壞，研究其在

3、低溫環(huán)境下的力學性能是非常重要的。
　　 考慮到全金屬激光焊接三明治板主要應用于船舶結構，本文選用CCS-B低合金高強鋼作為母材，以I-Core型三明治板為研究對象，進行低溫環(huán)境下的材料屬性試驗研究，并通過ABAQUS有限元軟件，對低溫環(huán)境下兩邊簡支的I-Core三明治板的彎曲性能進行數(shù)值模擬分析。在試驗中得出了三明治板的母材及焊縫材料在20℃～-60℃的應力應變曲線，整體上材料的強度隨溫度的降低而升高，而提高速率卻在逐漸減小，

4、焊縫材料在-20℃時強度出現(xiàn)下降趨勢，這表明材料在低溫下的脆斷性能;通過對材料在不同溫度下強度指標的比較，得到了母材及焊縫的強度指標都隨著溫度的變化關系;通過對試驗數(shù)據(jù)的擬合比較，得出在常用溫度范圍內多項式擬合比文獻中的公式擬合更接近于試驗數(shù)據(jù)，更能反映材料強度隨溫度變化的低溫冷脆性能與低溫塑性強化性能。在彎曲性能分析中，實現(xiàn)了溫度場及溫度場與荷載耦合作用下的應力場分析，得到了三明治板在不同溫度下的荷載位移曲線及應力分布狀態(tài)，以及三明治