TPU蜂窝结构压缩及吸能特性研究

为了解TPU蜂窝结构的力学特性,采用增材制造技术制备了不同胞元参数的蜂窝结构,进行了压缩试验,并在此基础上建立了TPU蜂窝结构有限元仿真模型,开展了动态仿真模拟研究。结果表明,TPU蜂窝结构在面外压缩过程中经历线弹性、平台区和密实化3个阶段,压缩速度越大,平台区越短。而其在面内压缩下,无明显的线弹性阶段,压缩速度对其变形模式的影响也较小。无论是面内压缩还是面外压缩,壁厚边长比对TPU蜂窝结构的平均平台应力和比吸能的影响远大于胞元扩展角对其的影响。在压缩进入密实化阶段前,蜂窝结构比吸能随压缩速度的增大而增大。面内压缩时,蜂窝结构比内能基本不受加载速率的影响,比吸能的增大由比动能的增量贡献。面外压缩时,蜂窝结构受惯性效应影响明显,压缩过程中出现局部密实化,蜂窝结构的比动能和比内能都显著增大。     

纯铝等径角挤技术(Ⅱ)--变形行为模拟

通过有限元模拟和坐标网格，对纯铝等径角挤过程的变形行为进行了模拟和试验。结果表明，纯铝在单道次等径角挤压过程中所需的载荷随着样品位移的增加大致可分为快速增加、缓慢增加、快速增加、载荷值趋于稳定、载荷下降5个阶段。由于样品外部在主要变形区的流动速率比样品内部的快，因而样品在等径角挤压过程中会出现不均匀变形，样品底部沿宽度方向的塑性变形量明显少于样品顶部和中部的，坐标网格法实验结果也证明了这一点。在等径角挤压过程中，样品不同部位的应力状态不一致，样品内部存在压应力→拉应力的转变，样品外部存在压应力→拉应力→压应力的转变。摩擦消除后，有效应变有所增加，但并不能降低样品变形的不均匀性；采用尖角模具既能产生更大的剪切应变，又能提高变形的均匀性。     

大变形旋压柔性飞轮的有限元模拟

对大变形条件下旋压柔性飞轮工艺进行了有限元模拟.结果表明,应力集中点及应力值的变化与材料流动密切相关;在旋压飞轮工件的背面产生的表面缺陷(折叠)是材料流动受阻导致局部加工硬化后应力合理释放后的一种自平衡.实验证实了上述模拟的可靠性.     

纳米铝膜等效介电常数和磁导率的有限元模拟

通过建立纳米铝膜/电介质复合材料的计算模型,用有限元软件Ansoft's HFSS TM模拟纳米铝膜/电介质复合结构的电磁散射参数(S参数),并利用S参数反演得到纳米金属Al膜的等效介电常数和磁导率.模拟和计算结果表明:在纳米金属膜/电介质复合结构中,反射率随薄膜厚度的增加而增加,透射率则随之减少;吸收率的峰位与薄膜厚度的变化没有关系,只与电介质厚度和介电常数有关;在X波段,随频率增加,薄膜等效介电常数实部逐渐增加,虚部逐渐减小;磁导率实部先出现振荡,后逐渐增加;虚部则先减小,后增加,再减小;薄膜厚度的变化对等效介电常数实部和磁导率影响不大,但对等效介电常数虚部的影响显著.     

蜂窝铝材料的铸造工艺和压缩性能研究

通过数值模拟的方法对孔径尺寸分别为10、8、6 mm的3种蜂窝铝试样进行铸造工艺和压缩性能的模拟分析,并通过压缩性能测试对模拟结果进行验证。采用ProCAST软件对蜂窝铝的浇注过程进行数值模拟分析,对铸造工艺进行优化改进。采用ABAQUS软件分析孔径尺寸对蜂窝铝材料压缩性能的影响,并通过实验加以验证。结果表明:蜂窝铝材料压缩曲线共包括3个部分:弹性变形区、平台区和密实化区。随着孔径尺寸的减小,蜂窝铝材料抗压性能增强。孔径尺寸越大,蜂窝铝材料在弹性变形区和受力平台区停留的时间越长。     

铝蜂窝芯加工缺陷对蜂窝平压性能的影响

由于蜂窝芯结构的特殊性,在切削加工时容易产生各种加工缺陷,为研究铝蜂窝芯材料加工缺陷对于其力学性能的影响,对铝蜂窝芯在平面压缩载荷作用下的力学响应进行了研究.通过铝蜂窝芯铣削实验,得到了撕裂毛刺、压溃翻折、开裂脱胶等典型加工缺陷,同时建立了含有加工缺陷的蜂窝芯有限元模型,通过压缩实验验证了模型的可行性,分析了不同加工缺...     

泡沫铝填充双层金属点阵结构增强效应及吸能特性

通过激光焊接获得3种不同几何构型的双层金属点阵结构,再将闭孔泡沫铝切割后填充到其孔隙当中获得一种新型泡沫铝填充双层金属点阵结构。采用实验和有限元模拟的方法研究其准静态面外压缩载荷作用下的承载能力、吸能特性及机理、变形破坏模式等。结果表明,泡沫铝的填充能够有效改变空心点阵结构的后屈曲行为,提高点阵芯体单元的屈曲稳定性,具有明显的耦合增强效应,表现在承载及能量吸收效率的大幅提升,可达到对应空心结构的10倍以上。     

管材弯曲壁厚变形的有限元模拟与试验分析

利用某大型有限元软件模拟了管材回转牵引式弯曲的变形过程,弯管内外侧壁厚变形与试验测定值基本相符。有限元模拟结果显示,弯管内外侧壁厚应变比较均匀,弯曲切点以外的直管部分也产生了一定程度的壁厚变化。等效应力较大值集中在靠近已弯曲成形侧的终止端部位,已弯曲成形的管壁仍存在较小的应力,而弯曲起始端作为应力传递区,局部存在较大等效应力。     

半固态Y112铝合金的压缩变形力学行为

采用Gleeble-1500热模拟机,研究了基于半固态等温热处理技术制备的Y112铝合金,在不同变形温度和变形速率下的半固态压缩变形力学行为。结果表明,当压缩应变低于0.8时,随着压缩应变的增加,合金的半固态压缩应力首先快速增加,然后快速减小,最后逐渐保持不变;同时,在不同变形温度和变形条件下,合金在压缩应变近似为0.07时均可获得最大的半固态压缩应力;此外,随着变形温度降低或变形速率升高,合金的半固态压缩变形应力增加。     

晶须增强铝基复合材料的热压缩变形行为研究

研究了2vol%Mg2B2O5w/6061铝合金复合材料在热变形过程中,不同变形温度、应变速率下流变应力的变化,并通过计算机拟合建立了热压缩变形本构方程。结果表明,压缩变形过程中复合材料的流变应力随着变形温度的升高而降低,随着应变速率的增大而升高。当应变速率在0.01¹.00/s之间时,材料呈现出动态回复特征。复合材料在热变形过程中的应变速率和流变应力关系符合双曲正弦函数关系。     

SiC_p/7090Al热压缩变形行为及显微组织研究

采用Gleeble-1500热模拟试验机,在变形温度300~500℃、应变速率0.000 1~0.01 s~(-1)的变形条件下,对SiC颗粒增强7090铝基复合材料进行等温恒应变速率热压缩试验,对热变形行为及微观组织进行研究。结果表明:流变应力的大小与位错在SiC颗粒处的堆积程度有关;随着温度的降低或应变速率的升高,堆积程度越大,使得流变应力增大;当温度为300℃、应变速率为0.01 s~(-1)时,峰值应力达到最大为153.6 MPa;复合材料热压缩后SiC颗粒分布更加均匀;变形温度升高或应变速率降低都会使再结晶晶粒增大。     

2519铝合金热压缩变形流变应力行为

在 Gleeble- 15 0 0热模拟机上对 2 5 19铝合金进行等温热压缩实验 ,变形温度为 30 0～ 5 0 0℃ ,应变速率为0 .0 5～ 2 5 s- 1 ,研究其热压缩变形的流变应力行为。结果表明 :2 5 19铝合金真应力 -应变曲线在低应变速率 (ε<2 5 s- 1 )条件下 ,流变应力开始随应变增加而增大 ,达到峰值后趋于平稳 ,表现出动态回复特征 ;而在高应变速率 (ε≥ 2 5 s- 1 )条件下 ,应力出现锯齿波动达到峰值后逐渐下降 ,表现出不连续再结晶特征。在用 Arrhenius方程描述 2 5 19铝合金热变形行为时 ,其变形激活能 Q为 16 7.81k J/ mol     

99.992%高纯多晶铝热压缩流变应力特征

采用Gleeble-1500热模拟机进行高温等温压缩试验,研究了99.992%高纯铝在变形温度为260～500℃、应变速率为0.002～2 s-1条件下的流变应力特征.结果表明,低温(T＝260℃)、高应变速率(＝2 s-1)时其流变应力达到峰值后趋于稳定,表现出动态回复特征;而在较高温度(T≥400℃)及较低应变速率(≤0.2 s-1)下流变应力达到峰值后随应变的增加而不断下降,表现出动态再结晶特征.用Zenner-Hollomon参数的幂函数形式能较好的描述99.992%高纯铝高温塑性变形时的流变应力行为.     

7B50铝合金热压缩变形加工条件的研究

在变形温度为300～460℃,应变速率为0.001～1.000 s-1的条件下,采用Gleeble-1500热模拟试验机对7B50铝合金的热变形加工行为进行了研究.结果表明,7B50铝合金在热压缩变形中的流变应力随着温度的升高而减小,随着应变速率的增大而增大.对该合金进行热变形加工的适宜条件是:热压缩加工温度为380～460℃、应变速率为0.100～1.000 s-1.在变形温度较高或应变速率较低的合金中发生部分再结晶,并且在合金组织中存在大量的位错和亚晶.随着温度升高和应变速率降低,亚晶尺寸增大,位错密度减小,合金的主要软化机制逐步由动态回复转变为动态再结晶.     

两种塑性变形加工1060纯铝的组织和性能研究

采用等通道角挤压变形和累积叠轧焊两种大塑性变形方法对1060纯铝进行了加工，研究分析了纯铝在加工后的微观组织和力学性能变化和规律。结果表明：在相同的累积变形条件下，ARB和ECAP都能实现材料的晶粒细化和力学性能改善的目的。但南于两种塑性加工方式细化晶粒的机理和加工工艺不同．所以晶粒细化程度和力学性能的改善程度有所差别。ARB法将晶粒最小可以细化到500nm左右，ECAP法能细化晶粒到大小约为1μm。     

反复镦压6013型铝合金的组织和性能

以6013型铝合金为试验对象,研究了反复镦压工艺制备细晶材料,消除合金各向异性的可行性。采用金相显微镜,透射电镜研究了6013型铝合金反复镦压对合金组织和性能的影响。结果表明:反复镦压使合金内部产生取向各异、彼此交错的变形带,有利于细化合金组织,经480℃,2 h的退火处理后,合金发生再结晶,合金晶粒等轴化,大小分布均匀,与未反复镦压合金组织相比,晶粒显著细化,减轻了组织各向异性;合金强度随镦压道次的增加,先降低后升高,对镦压后的合金进行T6处理(560℃,2 h+191℃,4 h),反复镦压3道次和12道次合金的硬度分别为1418.5和1503.5 MPa。研究表明:反复镦压工艺可以有效细化晶粒,消除组织各向异性,多道次镦压后,合金强度有所提高。     

YL112压铸铝合金的半固态压缩变形特性

半固态等温热处理作为一种有发展前途的非枝晶组织坯料制备方法,研究其制备出的非枝晶组织坯料的变形特性具有重要的理论意义和实际应用价值.基于半固态等温热处理,以570 ℃×120 min条件下制备出的YL112压铸铝合金非枝晶组织坯料为研究对象,对其在不同变形速率和变形温度下的半固态压缩变形特性进行了研究.研究结果表明:在固液相区,随着变形温度的升高,变形抗力降低;随着变形速率的增加,变形抗力增加;随着变形程度增加,变形抗力先增加然后降低.     

变形温度和变形次数对7A04-T6铝合金组织与性能影响

研究了不同变形温度和变形次数下7A04铝合金组织与性能的变化规律。结果表明,在320、360℃下变形,7A04铝合金以动态回复为主要软化机制;在400℃以上变形时,发生动态再结晶,温度升高有利于动态再结晶进行。变形温度升高,合金中的粗大第二相减少,T6态铝合金强度随变形温度的升高而增大,塑性则先降低后增加。随着变形次数增加,在320℃和360℃变形时,第二相聚集粗化,分布在晶界上,合金的强度和塑性均下降;而在400℃以上变形时,强度和塑性在变形次数低于4次时增加。