泡沫鋁的壓縮變形行為及力學(xué)性能的研究.pdf

1、泡沫鋁是近年來發(fā)展起來的一種新型結(jié)構(gòu)功能材料,具有優(yōu)良的緩沖吸能作用,研究其在靜動(dòng)態(tài)載荷作用下的壓縮力學(xué)變形行為和吸能性能具有重要的意義。國外相關(guān)的研究已經(jīng)較深入并已成功應(yīng)用到若干領(lǐng)域,而國內(nèi)對(duì)泡沫鋁力學(xué)性能的研究比較少,且多集中于單軸抗壓行為的研究?？紫堵?、材質(zhì)、孔徑大小、試樣尺寸等因素對(duì)壓縮性能的綜合影響以及交互作用、泡沫鋁的拉伸變形特征以及變形機(jī)制、復(fù)合結(jié)構(gòu)研究、疲勞、各向異性等方面的研究相對(duì)不足。 本文針對(duì)這種現(xiàn)狀進(jìn)行了

2、如下研究： (1) 用正交試驗(yàn)綜合研究了開孔泡沫鋁的壓縮變形特征及孔隙率、材質(zhì)、孔徑大小、試樣尺寸對(duì)壓縮性能的影響。得到了三種不同材質(zhì)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。泡沫純鋁的分三個(gè)階段：彈性變形階段、平臺(tái)區(qū)、密實(shí)階段；泡沫AlSi12有較大的波動(dòng)；泡沫AlMg10的應(yīng)力-應(yīng)變曲線在達(dá)到峰值后開始跌落,然后是一長段的應(yīng)變。材質(zhì)對(duì)壓縮性能的影響程度最大,孔隙率次之,孔徑的影響隨后,試樣尺寸的影響最小,但試驗(yàn)結(jié)果仍顯示出一定的尺寸效應(yīng)。

3、(2) 研究了閉孔泡沫鋁的壓縮變形特征以及孔隙率、缺陷等因素的影響。 (3) 研究了泡沫鋁的拉伸性能。泡沫鋁的拉伸變形量很小,抗拉強(qiáng)度低,僅為幾個(gè)Mpa,變形過程中沒有出現(xiàn)宏觀的頸縮現(xiàn)象。開孔試樣的拉伸破壞是由裂紋的快速擴(kuò)展引起的；閉孔試樣的斷裂是由夾持處的變形引起的應(yīng)力集中導(dǎo)致的。開孔泡沫純鋁的應(yīng)力應(yīng)變基本上成線性關(guān)系；泡沫AlSi12表現(xiàn)出一定的脆性行為,應(yīng)力-應(yīng)變曲線上有較大的波動(dòng)。閉孔泡沫鋁具有塑性變形行為,其典型的應(yīng)力

4、-應(yīng)變曲線有四個(gè)階段：線彈性區(qū)域,塑性屈服,應(yīng)變強(qiáng)化和斷裂區(qū)。 (4) 研究了復(fù)合圓管結(jié)構(gòu)的壓縮性能。其應(yīng)力-應(yīng)變曲線分三個(gè)階段：彈性變形階段、平臺(tái)區(qū)和密實(shí)化階段。曲線上有波動(dòng),波動(dòng)次數(shù)與鋼管褶皺個(gè)數(shù)成對(duì)應(yīng)關(guān)系,復(fù)合結(jié)構(gòu)的壓縮變形方式與空管相比發(fā)生了改變,由不對(duì)稱變形模式變?yōu)檩S對(duì)稱變形模式了,復(fù)合結(jié)構(gòu)的屈服應(yīng)力大于空管和泡沫鋁屈服應(yīng)力的簡單疊加之和。 (5) 利用ANSYS有限元分析軟件模擬了開孔泡沫鋁的線彈性和屈曲變形