木质格栅夹芯胞元结构的平压力学性能

由低密度和增强复合材料制成的超轻夹层结构具有优异的比强度、比刚度和较大的互连空间,基于这种结构特点,可以将其应用于木质工程材料结构的优化中。为得到一种轻质高强、设计空间大的木质夹芯结构以适应现代木结构建筑的需求,研究了木质金字塔型格栅夹芯结构胞元的平压力学性能,建立了金字塔型格栅夹芯结构的力学模型,计算分析了平压状态下的载荷与芯子形变位移间的关系。设计并制作了面板厚度相同、芯子直径不同的3种胞元结构,利用ANSYS有限元软件仿真并测试了3种胞元结构的平压力学性能。研究结果表明:在满足小于组成材料极限应力条件下,胞元承载能力由面板与芯子共同决定。芯子是受力主体,芯子的直径与胞元的承载力成正比,与胞元的比强度成反比,芯子直径越大,胞元的平压能力越强,但性能并非最优;平压状态下3种胞元结构的比强度均高于其组成材料的比强度,属于高比强度的自然生物质材料构型。