腹板开孔木工字梁受弯性能试验及有限元分析
2022-01-21熊亚荻赵东晖陈泓君孟鑫淼
广西林业科学 2021年6期
关键词:有限元
熊亚荻,赵东晖,陈泓君,高 颖,孟鑫淼
(1.北京林业大学材料科学与技术学院 木材科学与工程北京市重点实验室 木质材料科学与应用教育部重点实验室,北京 100083;2.北京林业大学土木工程系,北京 100083)
与实心梁相比,木工字梁在承受相同荷载时,耗材更少、质量更轻、成本低且更易装卸,为满足美观及实用要求,对木工字梁的翼缘或腹板进行开孔来隐藏电线、通风或走水管道,可减少整体结构深度或提供更大的净空高度,优质的综合性能使木工字梁被广泛应用于建筑结构设计中[1-4]。
木工字梁由翼缘板、腹板和黏合剂3部分组成。翼缘板常用锯材(SL)、刨片层积材(LSL)或单板层积材(LVL)等材料制备,腹板常用材料为胶合板或定向刨花板(OSB),黏合剂黏结翼缘板与腹板[5]。开孔使得梁内的应力分布变得复杂,会降低其承载能力。国内外学者针对开孔位置、形状、尺寸和数量等条件,通过试验、理论计算及有限元模拟等方法,研究开孔木工字梁的力学性能[6-8]。木工字梁腹板受剪力较大,开孔后孔洞周围受力发生较大变化,更易发生破坏。Polocoser等[9]和Shahnewaz等[10]对单个圆孔木工字梁进行研究,结果表明木工字梁开孔后,腹板主要发生剪切破坏,工字梁脆性断裂。Afzal 等[11]、Lai[12]和Morrissey 等[5]研究发现腹 板 开孔率相同的条件下,由于角部应力集中,方形孔结构的承载力比圆孔下降较多。Jahromi 等[13]研究不同直径孔胶合板腹板工字梁的性能,发现开孔对工字梁整体刚度影响不大,但开孔尺寸越大,结构承载能力越低。……
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