专利摘要
本发明涉及一种长期荷载作用下的金属面夹芯板抗弯承载力确定方法，其特征在于，所述夹芯板的面板为金属板材，芯板为中间层通过粘结剂粘结或者浇注而成，所述金属面夹芯板在长期荷载作用下的抗弯承载力确定方法包括如下步骤：采集非金属面夹芯板的相关参数，确定金属面夹芯板的挠度，确定金属面夹芯板的抗弯承载力。本发明通过简便直接的方法确定出金属面夹芯板的抗弯承载力，大大方便了金属面夹芯板的使用，有利于金属面夹芯板的推广。
权利要求
1.一种长期荷载作用下的金属面夹芯板抗弯承载力确定方法，其特征在于，所述夹芯板的面板为金属板材，芯板为中间层通过粘结剂粘结或者浇注而成，所述金属面夹芯板在长期荷载作用下的抗弯承载力确定方法包括如下步骤：
采集金属面夹芯板的相关参数：采集金属面夹芯板的跨度、金属面夹芯板的宽度、金属面夹芯板芯板的刚度、金属面夹芯板面板的刚度、金属面夹芯板芯材的有效截面面积、金属面夹芯板芯材的有效剪切模量、金属面夹芯板面材的弹性模量、金属面夹芯板芯材的弹性模量、金属面夹芯板面板的厚度;
确定金属面夹芯板的挠度：在长期荷载作用下，所述金属面夹芯板的挠度为：
其中：p表示均布荷载大小；
L表示夹芯板跨度；
GC表示芯材剪切模量；
AC表示芯材横截面面积；
ES表示金属面板的弹性模量，单位MPa；
α(t)表示剪切模量折减系数，
IS表示上下钢板相对于中性轴的惯性矩，单位MPa；上下钢板对夹芯板中和轴的惯性矩IS近似计算公式：
其中，Au为上钢板的截面面积；Ad为下钢板的截面面积；D为夹芯板厚；d为屋面板上钢板形心轴到底面的距离;
确定金属面夹芯板的抗弯承载力：由荷载与抗弯承载力的关系确定金属面夹芯板的抗弯承载力。
2.根据权利要求1所述长期荷载作用下的金属面夹芯板抗弯承载力确定方 法，其特征在于，在确定金属面夹芯板的挠度的步骤中，包括确定剪切模量折减系数，即：
3.根据权利要求2所述长期荷载作用下的金属面夹芯板抗弯承载力确定方法，其特征在于，在确定金属面夹芯板的挠度的步骤中，包括推导金属面夹芯板的剪切徐变柔量。
4.根据权利要求2所述长期荷载作用下的金属面夹芯板抗弯承载力确定方法，其特征在于，在确定金属面夹芯板的挠度的步骤中，包括推导金属面夹芯板的剪切松驰柔量。
说明书
技术领域
本发明涉及一种金属面夹芯板抗弯承载力确定方法及应用，尤其涉及一种长期荷载作用下的金属面夹芯板抗弯承载力确定方法及应用。
背景技术
虽然夹芯板作为墙面以及屋面材料已广泛应用于各类工业与民用建筑，但由于夹芯板在我国的生产和应用还是发展阶段，科研投入不足，国家的设计，施工验收规范还不健全，在设计选用和施工方面还常存在一些问题，对于夹芯板在长期荷载作用后的力学性能的研究以及在使用过程中造成的损伤的识别却还是一片空白，只能通过经验或者参照国外的相关标准进行，严重的影响了夹芯板的使用和推广，阻碍了生产企业的发展扩大。
结构的可靠性与其在长期荷载作用下的徐变特性密切相关。一张能够承受得住短期的温度荷载和机械荷载的夹芯板，在相同的温度荷载和机械荷载长期作用下，却可能发生破坏。夹芯板的徐变特性受到许多因素的影响，如非线性弹塑性行为，老化和强度退化等。徐变又称蠕变，是指固体材料在恒定荷载下，变形随时间延续而缓慢增加的不平衡过程。许多材料，如沥青、水泥混凝土、玻璃、高分子材料和各种金属，在持续外力作用下，除初始弹性变形外，都会出现不同程度的随时间延续而发展的缓慢变形，即徐变。徐变变形是一种外力除去后不能立即消失的变形。在夹芯板中，徐变主要由芯材的粘弹性变形引起，金属面板相对于芯材来说基本上不发生粘弹性变形，夹芯板芯材在持续荷载作用下，变形随时间不断增加的这种现象称为夹芯板芯材的徐变现象。夹芯板变形中芯材剪切变形占很重要部分，芯材的徐变变形影响着夹芯板构件的应力-变形状态的变化，不仅会使夹芯板产生极大的额外变形，另一方面也会使金属面板和芯材之间产生内力重分布。现有技术对于长期荷载作用下金属面夹芯板的抗弯承载力确定并没有统一依据，长期荷载作用下金属面夹芯板抗弯承载力的确定需要通过复杂的手段，如，有限元模型运算等方可得到，但对于金属面夹芯板，这种方法不能简便直接的应用，大大制约着金属面夹芯板的使用和推广。
发明内容
本发明解决的技术问题是：提供一种长期荷载作用下的金属面夹芯板抗弯承载力确定方法，克服现有技术中，不能运用简便直接的方法确定长期荷载作用下金属面夹芯板的抗弯承载力的技术问题。
本发明的技术方案是：提供一种长期荷载作用下的金属面夹芯板抗弯承载力确定方法，所述夹芯板的面板为金属板材，芯板为中间层通过粘结剂粘结或者浇注而成，所述金属面夹芯板在长期荷载作用下的抗弯承载力确定方法包括如下步骤：
采集金属面夹芯板的相关参数：采集金属面夹芯板的跨度、金属面夹芯板的宽度、金属面夹芯板芯板的刚度、金属面夹芯板面板的刚度、金属面夹芯板芯材的有效截面面积、金属面夹芯板芯材的有效剪切模量、金属面夹芯板面材的弹性模量、金属面夹芯板芯材的弹性模量、金属面夹芯板面板的厚度。
确定金属面夹芯板的挠度：在长期荷载作用下，所述金属面夹芯板的挠度为：
其中：p表示均布荷载大小；
L表示夹芯板跨度；
GC表示芯材剪切模量；
AC表示芯材横截面面积；
ES表示金属面板的弹性模量，单位MPa；
α(t)表示剪切模量折减系数，
IS表示上下钢板相对于中性轴的惯性矩，单位MPa；上下钢板对夹芯板中和轴的惯性矩IS近似计算公式：
其中，Au为上钢板的截截面面积；Ad为下钢板的截面面积；D为夹芯板厚；d为屋面板上钢板形心轴到底面的距离。
确定金属面夹芯板的抗弯承载力：由荷载与抗弯承载力的关系确定金属面夹芯板的抗弯承载力。
本发明的进一步技术方案是：在确定金属面夹芯板的挠度的步骤中，包括确定剪切模量折减系数，即：
本发明的进一步技术方案是：在确定金属面夹芯板的挠度的步骤中，包括推导金属面夹芯板的剪切徐变柔量。
本发明的进一步技术方案是：在确定金属面夹芯板的挠度的步骤中，包括推导金属面夹芯板的剪切松驰柔量。
本发明的技术方案是：将金属面夹芯板抗弯承载力确定方法应用于金属面夹芯板构件。
本发明的技术效果是：提供一种长期荷载作用下的金属面夹芯板抗弯承载力确定方法，通过将多个粘弹性基本模型和组件进行组合，得到各种粘弹性固体模型，再根据这些粘弹性固体模型获取夹芯板芯材的粘弹性特征，从而得到金属面夹芯板的剪切徐变柔量和剪切松驰柔量，最后得到金属面夹芯板的剪切模量折减系数，然后得出金属面夹芯板的挠度，再确定出金属面夹芯板的抗弯承载力。本发明通过简便直接的方法确定出金属面夹芯板的抗弯承载力，大大方便了金属面夹芯板的使用，有利于金属面夹芯板的推广。
附图说明
图1为本发明流程图。
图2为本发明Burgers模型的形式图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明技术方案进一步说明。
以下表格为本专利文件中相关符号的说明。
如图1所示，本发明的具体实施方式是：提供一种长期荷载作用下的金属面夹芯板抗弯承载力确定方法，所述夹芯板的面板为金属板材，芯板为中间层通过粘结剂粘结或者浇注而成，所述金属面夹芯板在长期荷载作用下的抗弯承载力确定方法包括如下步骤：
步骤100：采集金属面夹芯板的相关参数：采集金属面夹芯板的跨度、金属面夹芯板的宽度、金属面夹芯板芯板的刚度、金属面夹芯板面板的刚度、金属面夹芯板芯材的有效截面面积、金属面夹芯板芯材的有效剪切模量、金属面夹芯板面材的弹性模量、金属面夹芯板芯材的弹性模量、金属面夹芯板面板的厚度。
步骤200：确定金属面夹芯板的挠度：在长期荷载作用下，所述金属面夹芯板的挠度为：
其中：p表示均布荷载大小；
l表示夹芯板跨度；
GC表示芯材剪切模量；
AC表示芯材横截面面积；
ES表示金属面板的弹性模量；单位MPa；
α(t)表示剪切模量折减系数，
IS表示上下钢板相对于中性轴的惯性矩，单位MPa；上下钢板对夹芯板中和轴的惯性矩IS近似计算公式：
其中，Au为上钢板的界截面面积；Ad为下钢板的截面面积；D为夹芯板厚；d为屋面板上钢板形心轴到底面的距离。
对于长期荷载作用下的金属面夹芯板来说，在公式中，确定剪切模量折减系数α(t)是关键。确定的具体过程如下：
一、引入粘弹性固体模型。
本发明中，引入六参数的Burgers模型，Burgers模型的形式如图2所示。
根据模型元件的力学特性，得出Burgers模型一维微分本构方程：
其中：
q1＝2η0；
Ei表示对应图2中各弹簧的弹性模量；
ηi表示对应图2中各粘壶的粘度。
引入微分算子：
则式(2)可以写为：
Pσ＝Qε (4)
(一)剪切徐变柔量。
对式(2)施以初值为0的拉氏变换，可得
其中：
为求徐变柔量J(t)，令：
σ＝σ0Δ(t) (6)
其中：
Δ(t)-为单位阶跃函数。
对式(6)施加拉氏变换，有：
由徐变柔量定义有：
对式(8)进行拉氏变换，有：
联立式(5)、(7)、(9)可得：
将pi和qi的值代入式(10)中整理可得：
对式(11)进行拉氏逆变换，可得到：
于是，根据遗传积分，并采用stieltjes卷积分，徐变积分本构方程可写为：
其中；
ε(t)表示徐变应变；
dσ表示t＝0时刻增加的应力；
t表示时间；
Ei表示对应图3-7中各弹簧的弹性模量；
ηi表示对应图3-7中各粘壶的粘度。
为简化起见，此处假定应变球张量只与应力球张量有关，而应变偏张量只与应力偏张量有关，则本构关系可以写为：
P′sij＝Q′eij，P″σ＝Q″e (14)
其中：
sij＝σij-σδij；eij＝εij-eδij
假定体积变形是弹性的，徐变性质主要表现在剪切变形方面，并且服从广义Burgers模型，在三维应力状态下，本构关系可分为两部分：
式(15)中参数可通过对试验测得的数据进行公式拟合得到，可用来定义材料的徐变特性。式中右边的第一项是个不随时间变化的常数；第三、四项主要对早期的徐变作贡献，但是很快便达到最大值了；第二项以一个固定的徐变率决定了长期徐变量的变化趋势。所以，虽然说从理论上讲串联的Kelvin模型越多，模拟出来的徐变本构关系越接近真实的本构关系，但是由于这里关心的是徐变应变在长期的变化趋势，再加上在用公式对试验数据进行曲线拟合时，随着参数的增加，对初值的选择将要求得更为苛刻，公式的收敛难度将大大提高，所以这里选用串联了两个Kelvin模型的广义Burgers模型，既保证了曲线拟合的精度，又不会使曲线拟合运算太过困难。
在单方向纯剪应力τ12作用下有：
将式(16)代入式(15)有：
(二)剪切松驰模量。
工程软件在计算粘弹性力学问题时，其粘弹性本构模型的参数采用Prony级数的形式来输入，Prony级数的表达式如下所示：
其中：
G∞表示材料在t→∞时刻的剪切模量；
gi、τi为ABAQUS软件中所需要输入的参数。
为求松弛模量表达式，令
ε＝ε0Δ(t) (19)
对式(19)施以拉氏变换则有
又由于对于松弛弹性模量Y(t)有：
联立式(5)、(20)和(21)可以得到：
假设s1，s2和s3为 的三个根，那么：
为了便于进行拉氏逆变换，将式(23)恒等变化为：
为求得ki值，只需将式(23)与式(24)两边同时乘(s-si)并令s＝si，然后将两式联立即可，可知：
算得：
长期荷载作用下的金属面夹芯板抗弯承载力确定方法及应用专利购买费用说明
Q：办理专利转让的流程及所需资料
A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。
1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。
2：按规定缴纳著录项目变更手续费。
3：同时提交相关证明文件原件。
4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。
Q:专利著录项目变更费用如何缴交
A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式
Q：专利转让变更，多久能出结果
A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。
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