复合材料因其轻质高强、耐腐蚀、可设计性强等特点，已被广泛应用于航空航天、国防和基础设施等领域。以纤维增强复合材料格栅板，采用不饱和聚酯树脂作为基体材料，玻璃纤维作为增强材料，通过模塑工艺加工成型格栅板。复合材料格栅板作为一种特殊的结构型式，可较好地满足承载需求，且具备一定延性破坏特征，尤其适用于腐蚀性环境，如化工厂平台板、走道板和检修通道等。

        格栅板整体结构由格肋网格和蒙皮组成。在几何形式上，格栅板结构具有较好的拓扑优化性，等重前提下相较于其他结构形式具有更大的截面惯性矩和更好的受弯性能，格肋也具有较高的法向刚度，可获取更高的结构效率。此外，格肋相对独立，在冲击荷载作用下，受损后裂纹不易扩散，整体性能较好。

        复合材料格栅板加筋结构的稳定性分析模型主要包括离散加强筋模型、有限元模型和平铺加强筋模型，其中，离散加强筋模型仅适用于特定的加筋结构，有限元模型则需进行大量重复分析的优化设计，而基于均匀化假设并考虑结构整体抗失稳能力的平铺加筋模型则更为适用。总而言之，复合材料格栅板结构的荷载传递路径较为复杂，破坏时呈现格肋纤维断裂、蒙皮纤维断裂、格肋蒙皮剥离等多种损伤模式，为相关的研究带来较大困扰。

        本文以复合材料格栅板为研究对象，分别对不设蒙皮的复合材料纯格栅板、设上或下蒙皮的复合材料格栅加筋板和设双面蒙皮的复合材料格栅夹层板进行系统的受弯试验研究和数值分析。纯格栅板完全由格肋网格构成；格栅加筋板由格肋网格和上或下蒙皮构成，二者共同承受弯曲和剪切荷载作用；格栅夹层板由格肋网格和上下双面蒙皮构成，上下蒙皮主要承受弯曲荷载作用，而格肋网格主要承受剪切荷载作用并部分承受弯曲荷载作用，同时对上下蒙皮起支撑作用。

        其中：格栅加筋板通过上或下蒙皮与格肋网格共固连接，以单面蒙皮约束格肋的失稳和变形，相较于纯格栅板可更为有效地提高结构的整体刚度；格栅夹层板中上下蒙皮为主要受荷构件，而格肋主要为上下蒙皮提供有效的支撑与连接，通过格肋传递剪切应力，可使上下蒙皮变形一致，提高构件整体刚度。

试验方案

        试验参照《夹层结构弯曲性能试验方法》，分别对复合材料纯格栅板、复合材料格栅加筋板以及复合材料格栅夹层板试件进行三点弯和四点弯加载试验。受弯试验加载装置采用30t万能试验机。受弯试验采用分级加载并实时记录荷载及位移值。

结果表明

         复合材料格栅板在达到极限承载力之前其荷载-位移曲线呈线性增长，此后，其强度下降趋势呈“锯齿阶梯状”，表现为多次小幅度升降：格栅板在破坏前有密集的响声预兆，破坏过程持续时间长；格栅夹层板和设下蒙皮的格栅加筋板破坏现象相似，均从下蒙皮泛白开裂开始至蒙皮剥离破坏，破坏过程存在弹性变形、脱粘失稳、夹芯剪切破坏和残余强度四阶段；纯格栅板和设上蒙皮的格栅加筋板的破坏现象相似，均从格肋竖向开裂开始至水平纤维拉断导致试件破坏；格栅夹层板在破坏过程中呈现一段近似延性的变化，定义为“伪延性”。

         对于设置蒙皮方式相同的复合材料格栅板，其极限抗弯承载力和抗弯刚度将随试件跨度的增大而降低；以设上蒙皮的格栅加筋板为例，试件跨度从1000mm减小至500mm，其极限承载力降低55.7%，跨中位移提高120%。格栅夹层板和设上蒙皮的格栅加筋板的极限抗弯承载力相较于其他类型的格栅板有一定提高；以跨度为1000mm的格栅夹层板为例，相较于相同跨度的纯格栅板、设上蒙皮的格栅加筋板和设下蒙皮的格栅加筋板，其极限抗弯承载力分别提高27.2%、5.3%和36.2%；

        根据复合材料格栅板受弯性能参数影响有限元分析结果，增大上蒙皮厚度较增大下蒙皮厚度可更为有效地提高试件的受弯性能。而增大格肋厚度和减小格肋间距对提高试件的受弯性能较为有益。格肋高度从25mm增大至75mm，试件抗弯承载力提高72.7%，抗弯刚度提高124.1%，增大格肋高度可最为有效地提高试件的抗弯承载力和抗弯刚度。