聚氨酯泡沫塑料胞体结构特性的确定

通过扫描电镜和显微镜观察相结合的手段，确定 了聚氨酯泡沫塑料胞体结构特性，其中包括不同密度的聚氨酯泡沫塑料的胞体结构形态，胞体尺寸及其分布情况，胞体的椭球度及泡沫塑料的孔隙度等重要的材料几何参数。这些参数的确定不仅为提高泡沫兼的质量和改进本文提供了必要的实验数据，也为研究聚氨酯泡沫兼的力学性能提供了重要的物理参数。在扫描电镜和显微镜观察结果的基础上，本文提出了一种确定泡沫塑料密度的方法，结果与实测     

周期胞元平面桁架结构等效动力学分析

基于能量等效研究了周期胞元构成的平面桁架结构等效动力学建模问题。通过相邻胞元应变协调条件,将胞元的应变场阶次降阶为Timoshenko梁对应的应变场阶次。根据周期胞元的中心位移,获得胞元应变能与动能,进而利用Hamilton原理得到平面桁架结构等效连续体动力学方程。基于等效连续体模型和有限元模型,对周期胞元桁架结构进行了固有特性分析,验证了等效连续体模型的正确性和精度。     

向日葵髓芯的微结构与力学性能

向日葵髓芯是一种天然的高分子泡沫材料。文中通过扫描电子显微镜(SEM)和光学显微镜,研究了一种具有复合结构的向日葵髓芯的胞体形态结构,并结合胞体可能的堆砌模式,得出这种天然泡沫体的单元胞体的立体形状基本上是十四面体。探讨了胞体形状对泡沫材料的压缩变形机制,以及压缩杨氏模量和压缩屈服强度的影响,并对其原因作了进一步的分析。研究结果表明,胞体形状的变化,即由比较规则的十四面体逐渐变为伸长的十四面体,是引起泡沫材料在拉长方向的压缩杨氏模量比其它大3~4倍,压缩屈服强度大2倍以上的主要原因。     

煤基炭泡沫孔结构调控

以肥煤镜质组富集物为前驱体, 采用高压渗氮法制备煤基炭泡沫, 研究了发泡温度、发泡压力和发泡时间对炭泡沫孔结构的影响。利用SEM观察炭泡沫的孔胞形貌, 同时利用Nano Measurer分析软件统计SEM照片孔胞直径分布和孔喉直径分布以及平均孔径。结果表明: 微孔塑料成核理论可以定性解释炭泡沫的孔结构变化趋势。发泡温度的升高导致成核密度增加, 同时导致气体在胶质体的溶解度降低, 不利于孔胞长大。发泡压力的增大导致炭泡沫的孔胞密度增加, 临界成核半径降低, 同时加剧了热聚合反应, 导致胶质体的粘度增大, 不利于孔胞长大。发泡时间的延长会使热聚合更加充分, 影响胶质体粘度, 进而影响孔结构。     

动态冲击下峰窝材料的力学行为

运用理论分析和有限元数值分析两种方法,对六边形蜂窝材料单个胞体在动态冲击下的压缩变形情况进 行研究,发现对于规则蜂窝材料,其面内弹性性质将只取决于胞壁的厚度和边长的比率;同时还用有限元方法模拟了多 个胞体结构在动态冲击下的变形情况,对这类结构的能量吸收能力进行了研究。     

Ho对La0.7Sr0.3MnO3庞磁阻材料微观结构的影响

运用X射线衍射和透射电子显微分析等方法，探讨了稀土掺杂元素Ho对La0.7Sr0.3MnO3庞磁阻材料微观结构的影响。对于La0.7-xSr0.3MnO3庞磁阻材料，Ho含量较低时（x=0．2），材料主要由典型的菱面体钙钛矿相（La0.7Sr0.3MnO3）和六角非钙钛矿相（HoMnO3）组成，还伴随有少量钙钛矿型正交点阵结构出现。当Ho掺杂量较高时（x=0．6），菱面体体积分数明显降低，而六角相显著增多。另外，稀土Ho的增多引起了菱面体单胞点阵参数（α和c）的缩短，这主要是由于菱面体单胞结构中La/Sr原子比例变小而导致的。同时，Ho的掺杂也降低了材料的晶粒尺寸。     

静磁场下磁流变液微结构形态稳定性分析

作为磁偶极流体系统,磁流变液丰富的微结构形态及构成这些微结构的基本胞元决定了磁流变液在磁场-力场作用下的磁流变效应.对外加静磁场下具有单链、多链密排、正方、面心立方和体心立方胞元的微结构系统的磁势能进行了分析,结果表明具有体心立方胞元的微结构的平均磁势能较低,而具有正方胞元的微结构的平均磁势能较高.基于最小势能原理可知,静磁场下磁流变液中的颗粒容易形成具有体心立方胞元和多链密排胞元的微结构.     

天然高分子泡沫材料的复合结构与力学性能

通过扫描电子显微镜和光学显微镜研究了2 种天然高分子泡沫材料, 即玉米秆芯和高粱秆芯切面的泡孔形态结构及胞体堆砌模式。测试了材料在轴向和径向的压缩杨氏模量和压缩屈服强度等力学性能, 探讨了泡沫材料的压缩变形机制, 建立了天然泡沫材料的复合结构模型, 并分析了力学性能与复合结构的关系。研究结果表明, 这2 种天然泡沫均由一种近似六棱柱和少量圆形管状胞体构成, 它们在轴向的杨氏模量和屈服强度分别比径向的大4 倍以上。导管增强的复合结构是引起天然泡沫材料具有明显各向异性的重要原因, 其中厚壁导管的轴向杨氏模量约为不规则六棱柱胞体的105 倍。      

基于不规则14面体部分不连续/重叠模型的短纤增强泡沫材料的弹性模量预测

以空心规则14面体周期模型为参照,结合实际泡沫材料中出现的胞体形状及胞体排列的不规则特性,引入不规则14面胞体随机变形参数及胞体随机排列指数,得到不规则14面体部分不连续/重叠有限元模型;同时,假定短纤随机分布于胞壁和胞杆之中,纤维长度随机分布密度函数为Maxwell分布,纤维空间取向角随机分布密度函数为正态分布,建立了短纤维分布的随机模型.最后,利用不规则14面体部分不连续/重叠模型分析了胞壁厚度随机变化、胞杆截面任意三角形边长的随机变化、胞体随机形变、胞体随机排列及纤维增强等因素对弹性模量的影响,并与其它相关研究结果进行了比较,说明了本模型的优点和有效性.     

金属形变后的亚结构特征

利用ＳＥＭ、ＴＥＭ研究了单晶铝多晶铜的形变显微组织特征并测定了形变显微组织中不同亚结构间的取向差。结果表明：形变单晶及多晶铜其原始晶粒发生位错分割而形成三类不同尺寸的亚结构,即形变带、胞块及位错胞;形变带由相互间隔的基本体带和过渡带组成,形变造成的晶体转主要集中过渡带内,基体带曲胞块及位错胞组成。     

基于Sherwood–Frost模型构建聚乙烯泡沫拉伸本构

目的 研究聚乙烯泡沫的拉伸力学性能,并构建聚乙烯泡沫的拉伸本构模型。方法 利用万能材料试验机对不同密度的聚乙烯泡沫进行不同拉伸速率的单轴拉伸实验,得到聚乙烯泡沫的拉伸应力–应变曲线;在Sherwood–Frost唯象本构模型框架的基础上,构建将密度和应变耦合的密度项,以及将应变率、应变和密度耦合的应变率项的拉伸本构模型。结果 聚乙烯泡沫在断裂前的拉伸力学特性为非线性弹性,表现出明显的应变率强化效应,现有的密度项和应变率项与实验数据的拟合精度较低,最大平均误差分别可达11.76%、7.90%。新构建的密度项和应变率项与实验数据拟合精度较好,最大平均误差分别为1.17%、1.92%。结论 新构建的拉伸本构模型能够更精确地描述聚乙烯泡沫单轴拉伸的应力应变关系,为聚乙烯泡沫的综合力学性能的进一步研究提供参考。     

中低应变率下闭孔泡沫铝动态力学性能研究

为探索闭孔泡沫铝的动态力学性能与吸能特性,基于万能材料试验机和高速液压伺服材料试验机在常温下分别对闭孔泡沫铝在准静态和中应变率下(0.001~100s^-1)的动态力学性能进行了测试,分析了不同应变率、不同相对密度和不同泡沫铝基体特性下闭孔泡沫铝的应力应变曲线特征和吸能特性变化。研究结果表明:中低应变率下的纯铝基体泡沫铝并不具备应变率效应,高脆性、相对密度较小的泡沫铝具备更好的吸能特性,塑性和脆性基体泡沫铝变形带分别呈现“V”形和“X”形,脆性基体泡沫铝同样不具备应变率效应。     

高应变率加载下复合泡沫塑料的吸能特性及失效机理研究

通过SHPB冲击实验装置对空心玻璃微球填充聚氨酯复合泡沫塑料进行了动态压缩实验,获得了不同密度复合泡沫塑料在高应变率加载条件下的应力-应变曲线,研究了材料的动态力学性能。基于所获得的应力-应变曲线,进一步分析和讨论了复合泡沫塑料的能量吸收特性,发现材料最佳吸能点的包络线是同一直线。此外,通过动态变形试件的扫描电镜分析,还研究了这类新材料的动态失效问题。     

软质聚氨酯泡沫的冲击力学性能

采用岛津试验机与改进的分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置,得到了两种分别用作汽车坐垫和靠垫材料的软质聚氨酯泡沫在不同应变率下的应力应变曲线。实验结果表明,材料强度对密度和应变率敏感。动态条件下,泡沫密实后,横向惯性效应导致泡沫被拉坏。而准静态变形达到80%时,卸载后变形仍能回复。评价两种泡沫的吸能特性时,发现两种密度的海绵动态吸能性能比静态时要差。最后对坐垫泡沫的厚度进行了优化设计。     

开孔与闭孔泡沫铝的压缩力学行为

研究了开孔与闭孔两种胞孔结构不同、制备工艺不同的泡沫铝在准静态压缩载荷下的压缩响应曲线.结果表明:开孔与闭孔泡沫铝压缩应力-应变曲线均具有多孔泡沫材料明显的三阶段特征,即线弹性段、塑性屈服平台段及致密段;相对密度对泡沫材料的力学性能(如杨氏模量、屈服强度)有很大影响;在准静态下,开孔泡沫铝表现出明显的应变率效应,而闭孔泡沫不如开孔敏感;泡沫铝材料表现为弱的各向异性;胞孔结构影响两种泡沫材料的压缩响应曲线.     

泡沫铝变形与吸能特性研究

目的研究密度、孔洞分布以及加载应变率对泡沫铝材料变形行为和吸能特性的影响。方法对3种不同密度范围的泡沫铝材料进行不同应变率下的压缩实验研究。结果实验结果显示,在10 mm/min加载速率下,密度范围为0.27~0.33 g/cm3和0.47~0.53 g/cm3的泡沫铝材料平均屈服应力分别为1.3和7.2MPa,平均应变能密度分别为0.8和3.8 MJ/m3。此外,密度为0.453 g/m3但孔洞分布不均匀的泡沫铝应变能密度为3.26 MJ/m3,密度为0.449 g/m3但孔洞分布均匀的泡沫铝应变能密度为3.84 MJ/m3。结论随着密度的增加,泡沫材料的屈服应力以及对应于不同应变时的应力均增加,而孔洞分布均匀的泡沫材料的能量吸收能力明显优于孔洞分布不均匀的泡沫材料,此外,加载速度对泡沫材料的应力应变行为有一定的影响,但对其能量吸收能力并无影响。     

Effect of Porosity and Cell Size on the Dynamic Compressive Properties of Aluminum Alloy Foams

The dynamic mechanical properties of open-cell aluminum alloy foams with different relative densities and cell sizes have been investigated by compressive tests.The strain rates varied from 700 s^-1 to 2600 s^-1.The experimental results showed that the dynamic compressive stress-strain curves exhibited a typical three-stage behavior:elastic,plateau and densification.The dynamic compressive strength of foams is affected not only by the relative density but also by the strain rate and cell size.Aluminum alloy foams with higher relative density or smaller cell size are more sensitive to the strain rate than foams with lower relative density or larger cell size.     

The physical properties of extruded food foams

The extrusion cooking process has led to the production of many novel foamed foods. Their formation is critically dependent on the processing history and the local conditions at the die. The pore size generally decreases with a decrease in foam bulk density, whilst foamed plastics show the opposite trend. Narrow pore size distributions tend to be associated with foams where the pore size is small compared with the extrudate dimensions. A pendulum impact device has been used to assess the deformation of the different foams as a function of impact energy. The compressive strain increases to a maximum corresponding to the densification of these brittle foams. This contrasts with data for plastic foams.     

泡沫铝硅合金动态压缩力学性能及吸能特性研究

利用分离式霍普金森压杆研究了泡沫铝硅合金的动态压缩力学性能,得到了应变率为1400s-1~2500s-1的动态应力-应变曲线,且与准静态压缩实验结果进行了对比,分析了应变率对泡沫铝硅材料压缩强度和吸能特性的影响。动态压缩实验过程中,针对泡沫铝硅合金的低阻抗特点,采用LC4铝压杆和半导体应变片改进了测试装置和方法,保证了实验结果的可靠性。结果表明:应变率对泡沫铝硅合金的流动应力有着明显的影响,其流动应力随着应变率的增大而增大;由于惯性效应和胞孔的坍塌,在弹性极限处应力出现波动,且波动应力随应变率的增大而增大。该文还讨论了泡沫铝硅合金在不同应变率下的吸能效率。