3.3. Прочностные и упругие характеристики сэндвич-панелей при сдвиге

Прочность среднего слоя при сдвиге $f_{cv}$ и модуль сдвига $G_C$ материала среднего слоя панелей определялись в соответствии с [70] на образцах с шириной, равной ширине панели.

Схемы испытаний образцов панелей различных типоразмеров показаны на рисунке 3.6.

Сущность метода испытаний заключается в определении значения максимального сдвигающего усилия $F_u$ в момент разрушения образца с последующим вычислением максимальных напряжений сдвига (прочности при сдвиге образца). При испытании создается зона чистого изгиба между приложенными силами F/2 и зона с постоянной величиной сдвигающего усилия на участках от опор до внешних сил F/2. Максимальные напряжения сдвига, с учетом принятого допущения о неизменяемости напряжений сдвига по высоте поперечного сечения среднего слоя, в соответствии с [5], [26] и [70], определяются по формуле

(3.4)
$f_{Cv}=F_u/2Be$

где

$F_u$ – разрушающее усилие, действующее на образец при сдвиге;
$B$ – ширина образца (панели);
$e$ – расстояние между центрами обшивок панели.

а)

б)

а – для образцов из панелей толщиной 100 мм и 120 мм;

б – для образцов из панелей толщиной 200 мм

Рисунок 3.6. – Схемы испытаний образцов панелей на сдвиг

Модуль сдвига при испытании по схеме на рисунке 3.6 определялся по формуле

(3.5)

$G_C=\frac{\Delta F L}{6 B dc \Delta ws}$

где

$\Delta F$ – приращение нагрузки на прямом участке диаграммы нагружения испытываемого образца (зависимости “нагрузка – деформация”);

$L$ – пролет испытываемого образца;

$B$ – ширина образца;

$d_c$ – толщина утеплителя;

$\Delta w_S = \Delta w - \Delta w_B$ – деформация сдвига;

$\Delta w$ – приращение деформации в середине пролета, соответствующее приращению нагрузки $\Delta F$, полученное на прямом участке графика зависимости “нагрузка – деформация”;

$\Delta w_B = \frac{(\Delta F/2)L^3}{28,17B_S}$ – прогиб образца в середине пролета;

$B_S=E_F A_F e_2/2$ – изгибная жесткость;

$E_F$ – модуль упругости стальной обшивки;

$e$ – расстояние между центрами тяжести верхней и нижней обшивок;

$A_F$ – площадь поперечного сечения стальной обшивки.

Прочность при сдвиге и модуль сдвига определялись как среднее арифметическое всех результатов испытаний серии образцов.

Нагружение образцов марок ПС1100.1200.100−М, ПС1100.1200.120−М, ПП1100.1200.120−М производилось штучными грузами массой 21 кг равными ступенями величиной 42 кгс (по два груза на ступень).

Нагружение образцов марок ПС2000.1200.200−М, ПС1100.1000.100-ПИР и ПП1100.1000.100-ПИР производилось гидравлическим домкратом равными ступенями величиной 75 кгс. Величина испытательной нагрузки контролировалась с помощью динамометра образцового ДОСМ-3-3.

Вертикальные смещения в середине пролета испытываемых образцов (прогибы) измерялись прогибомерами 6ПАО, а вертикальные смещения на опорах (осадки) измерялись индикаторами часовыми ИЧ-10.

Процесс испытаний образцов панелей на сдвиг показан на рисунках 3.7 и 3.9. Все испытанные панели разрушились от сдвига среднего слоя на опоре. Характер разрушения образцов показан на рисунках 3.8 и 3.10.

Характерная диаграмма нагружения образца при испытании на сдвиг показана на рисунке 3.11.

Результаты испытаний сведены в таблицу 3.6.

Рисунок 3.7. – Образец марки ПС1100.1200.120−М под нагрузкой

Рисунок 3.8. – Разрушение образца марки ПС1100.1200.120−М от сдвига на опоре

Рисунок 3.9. – Образец марки ПС1100.1000.100−ПИР под нагрузкой

Рисунок 3.10. – Разрушение образца марки ПС1100.1000.100−ПИР при испытании на сдвиг

Рисунок 3.11. – Характерная диаграмма «нагрузка – деформация» испытания образца на сдвиг

Таблица 3.6. – Характеристические и расчетные значения прочности при сдвиге, модули сдвига образцов панелей