泡沫铝层合圆管压缩和吸能性能的研究

以泡沫铝为夹芯,不锈钢圆管为面板制备层合圆管,研究了层合圆管在压缩条件下的变形行为和能量吸收性能.研究表明:层合圆管的压缩变形方式与空管相比发生了改变,由不对称变形模式变为轴对称变形模式,其所承受的载荷约为泡沫铝和不锈钢管所承受的载荷之和的1.5倍;层合圆管的载荷一位移曲线平台段锯齿形波动数与形成的曲屈圈数呈现对应关系,样品高度、直径、粘结方式对曲屈圈的形成数目有一定的影响;层合圆管的吸能能力远大于不锈钢圆管和泡沫铝吸收的能量之和,约为后者的1.5～2倍.     

硅橡胶填充泡沫铝层合管的压缩和吸能性能

采用挤压法在开孔泡沫铝中充填硅橡胶,以硅橡胶填充开孔泡沫铝为芯、铝管和钢管为面板制备层合管,研究了静态压缩条件下充填硅橡胶后泡沫铝及其层合金属管的变形行为和能量吸收性能。研究表明：在泡沫铝中充填硅橡胶后,泡沫铝的平台区比原来增高、增长,其吸能性能也得到提高;由于泡沫铝的充填,钢管的变形方式发生改变,由不对称屈曲转变为轴对称屈曲;充填硅橡胶的泡沫铝层合金属管具有比原来更高的屈曲褶皱载荷,且屈曲褶皱的产生滞后,其吸能性能也得到提高,硅橡胶充填对层合钢管的影响比对层合铝管的影响更明显。     

膨胀珍珠岩-泡沫铝复合材料层合管的力学性能研究

采用渗流法制备膨胀珍珠岩一泡沫铝复合材料,以其为芯,钢管为面板制备层合管,研究了静态压缩条件下泡沫铝及其层合金属管的变形行为和能量吸收性能.研究表明:由于泡沫铝的填充,钢管的变形方式发生改变,由不对称屈曲转变为轴对称屈曲;层合管的平台区比原来增高、增长,压缩屈服强度由29.61MPa增高至51.62MPa,其吸能性能也...     

高比强多孔铝合金中空层合圆管的压缩性能

研制了高比强多孔铝合金中空层合圆管,测试了层合圆管的压缩应力-应变曲线,并研究了其性能.结果表明:层合圆管的压缩形变过程经历3个阶段,即线弹性阶段、屈服平台阶段和紧实阶段;紧实应变可用多孔铝合金的紧实应变表示;由应力-应变曲线计算出层合圆管的能量吸收性能,发现其吸收能量超过铝合金空管和中空多孔铝合金吸收能量之和;同时其吸能效率高于60%.     

SiC颗粒对粉末冶金泡沫铝的力学性能影响

本文在SiC颗粒增强粉末冶金泡沫铝压缩试验的基础上,研究SiC颗粒对其力学性能、吸能能力和吸能效率的影响。结果表明:SiC颗粒增强粉末冶金泡沫铝压缩应力应变曲线,呈现线弹性变形、屈服平台阶段、致密化阶段;其屈服强度随SiC颗粒的体积百分含量增大而增大。     

泡沫铝合金显微组织和压缩力学性能的研究

采用Si、Mg及Cu元素进行合金化处理，制备了几种不同力学性能的开孔泡沫铝，并通过准静态压缩实验，研究合金化对泡沫铝压缩力学行为与吸能特征的影响。实验结果表明：采用Si、Mg及Cu元素合金化处理显著改变了泡沫铝的应力-应变行为与吸能特征，使泡沫铝的屈服强度提高，吸能性大幅度上升。另外，还研究了渗流法制备工艺对泡沫铝微观组织和性能的影响，结果显示由于渗流法制备过程特殊的凝固条件，使得泡沫铝的微观组织比相同成分的铸造铝合金的组织明显粗大。     

多层泡沫铝夹芯结构准静态力学性能和吸能特性研究

采用闭孔泡沫铝和铝合金板制备单层夹芯板和六种多层夹芯结构。通过分析胞孔变形模式和宏观变形模式,研究了夹层板和芯层数量对结构准静态压缩力学性能和吸能特性的影响机制。结果表明：夹层板通过调节芯层间应力状态使芯层逐层坍塌,减少了由倾斜变形带的形成和延伸所导致的多芯层同步变形、横向滑动以及两侧滑移,使结构具有更高的坍塌应力、平台应力、单位体积吸能量以及更小的致密应变;芯层数量的增加导致无夹层板结构中变形带的长度和数量增加,从而改变了其宏观变形模式,致使结构两侧滑移现象加剧,同时积累了有夹层板结构中多个芯层中的胞孔缺陷,因此影响了逐层稳定变形,导致致密应变增大,坍塌应力、平台应力和单位体积吸能量减小,致密应变处的吸能效率降低。与其他结构相比,三层泡沫铝夹层板具有最佳的抗压强度和吸能性能。     

开孔泡沫铝材料静态压缩力学性能与吸能特性

实验研究了开孔泡沫铝材料静动态压缩过程的力学性能和吸能特性.得到了材料在静态压缩下(1.0×10-3s-1)的微观变形特点.用单位体积的吸能W来表征材料的吸能特性,分析了在静态条件下孔径和材料叠加对泡沫铝材料的应力-应变关系和单位体积吸能的影响规律.     

泡沫铝的制备及其力学行为的研究

简要介绍泡沫金属的性能特点、制备方法及其应用.采用加压渗流法制备具有开孔结构的泡沫铝,并对此分别进行准静态和动态压缩实验,研究其静态和动态压缩应变力-应变响应特征、应变率效应和吸能特性.实践证明这种泡沫铝具有很明显的应变率效应.     

泡沫铝层合梁的弯曲性能

以泡沫铝为夹芯,长条薄铝板为面板制备泡沫铝层合梁,对泡沫铝层合梁的三点弯曲变形进行了研究。结果表明:泡沫铝层合梁的三点弯曲变形过程与泡沫铝的相似,层合梁的载荷曲线远远高于泡沫铝和面板的载荷曲线之和,显示出良好的层合效果;泡沫铝层合梁和泡沫铝承受载荷能力随着孔隙率的增大而逐渐减小;且同一孔隙率下泡沫铝层合梁的极限载荷点出现得比泡沫铝极限载荷点迟,极限载荷值约为后者的4～5倍;较厚面板和良好的孔结构可以提高泡沫铝层合梁载荷曲线,载荷分别增加70%和80%左右。泡沫铝层合梁在保持泡沫铝轻质同时,大大提高了其载荷极限,在工程应用中有着良好的应用前景。     

Transverse and longitudinal crushing of aluminum-foam filled tubes

Al-foam filled and empty tubes of aluminum, brass and titanium were compression tested laterally. The specific energy absorption in filled tubes increased greatly in terms of percentages, and was greatest in aluminum tubes. In transversely tested tubes the foam deformed laterally showing a capability of spreading the deformation.     

Mechanical properties and energy absorption properties of aluminum foam-filled square tubes

Longitudinal and transverse mechanical properties and energy absorption properties of foam-filled square tubes under quasi-static loading conditions were studied. The foam-filled thin-walled square tube was fabricated with aluminum tube as its shell and closed-cell Al-Mg alloy foam as its core. The results indicated that the plateau region of the load-displacement curve exhibited a marked fluctuant serration which was clearly related to the formation of folds. The longitudinal deforming mode of foam-filled square tube was the same as that of the empty tube, but the fold number of foam-filled square tube was more than that of the empty tube. The longitudinal compression load and energy absorption value of foam-filled square tube were higher than the sum of that of aluminum foam (alone) and empty tube (alone) due to the interaction between tube and filler. In transverse direction, the compression load and energy absorption ability of foam-filled square tubes were significantly lower than those in longitudinal direction.     

功能梯度金属泡沫填充管在冲击载荷下的高效吸能

研究功能梯度泡沫填充管(FGFTs)在落锤冲击载荷作用下的变形行为和耐撞性.采用液态工艺制备的闭孔泡沫铝、A356合金泡沫和锌泡沫作为轴向梯度填料,用于制备不同构造的单层和多层结构.结果表明,多层泡沫填充管的变形由低强度部位开始,然后通过应力的逐渐增加在高强度部位中扩展.使用更多的A356合金和泡沫铝层可为梯度结构提供...     

热处理对泡沫铝合金力学性能及吸能性的影响

研究了热处理(T6强化处理及纯时效硬化处理)对渗流法生产的3种开孔泡沫铝合金在动态(~2.1×103s-1)和准静态(1.0×10-3s-1)下的压缩力学性能及能量吸收特性的影响。分别在MTS810材料试验机和分离式Hopkinson压杆(SHPB)上对3种泡沫铝合金材料进行了准静态及动态压缩实验。实验结果表明:与制备态相比,经时效硬化处理及T6强化处理的泡沫Al-Mg-Si合金和泡沫Al-Cu-Mg合金的动、静态压缩强度提高、平台区缩短,在一定应变下单位体积吸收的能量提高,而且均表现出对应变率的敏感性。而热处理对泡沫Al-Mg合金的动、静态压缩性能均没有影响,表明热处理对泡沫金属的作用与构成泡沫的基体金属关系密切,但与对应的实体金属的情况不同。须注意的是泡沫Al-Mg-Si合金和泡沫Al-Cu-Mg合金的纯时效硬化处理,也可以在一定程度上提高其压缩强度及吸能能力,与T6强化处理相比不需要固溶处理,不仅可以降低热处理成本,而且还避免了在水中淬火时对泡孔结构的破坏。实验结果还表明,泡沫Al-Cu-Mg合金的应变率敏感性受热处理路线的影响,而泡沫Al-Mg-Si合金的却不受影响。由于不同合金经相同热处理后会产生不同的沉淀硬化相甚至没有硬化相,因此,可以得出热处理对泡沫金属性能的影响主要取决于制备泡沫的基体金属。     

热处理对开孔泡沫Al-Mg-Si合金性能的影响

研究热处理对渗流法生产的开孔泡沫AlMgSi合金在动态(～2.1×103s-1)和准静态(1.0×10-3s-1)加载条件下压缩力学性能及能量吸收特性的影响。分别在MTS810材料试验机和分离式Hopkinson压杆(SHPB)上对泡沫铝合金材料在加工态(F)、时效处理(A)和固溶处理加时效(T6)三种状态下进行了单向压缩实验。结果表明:与加工态下相比,经时效硬化及T6强化的泡沫铝合金的动态和静态压缩强度提高、平台区缩短,而且均表现出对应变率的敏感性。尤其值得注意的是纯时效硬化与T6强化相比,不经固溶处理就可达到提高平台应力及单位体积能量吸收量的目的,是一种值得推广的泡沫铝合金强化处理方法。     

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。     

Sound absorption property of open-pore aluminum foams

This paper presents a study on sound absorption property of aluminum foam by evaluating its sound absorption coefficients using standing wave tube method. Experimental results showed that the average values of sound absorption coefficients (over the test frequency range) are all above 0.4, which indicate very good sound absorption property of the aluminum foams. The sound absorption coefficient is affected by frequency and pore structure, and reaches its maximum value at around 1 000 Hz. With the increase of porosity and decrease of cell diameter, the sound absorption coefficient values increase.     

合金化对泡沫铝压缩力学行为的影响

采用Si、Mg及Cu元素进行合金化处理，制备了几种不同力学性能的开孔泡沫铝，通过准静态压缩实验研究了合金化对泡沫铝压缩力学性能与吸能特征的影响。实验结果表明，Si、Mg及Cu元素合金化处理能显著改变泡沫铝的应力-应变行为与吸能特征，使泡沫铝的屈服强度提高，吸能性大幅度上升。     

Effects of heat treatment on dynamic compressive properties and energy absorption characteristics of open-cell aluminum alloy foams

1 Introduction In the past few years, there has been a considerable increase in using metal foams for lightmass structural components and energy absorption parts for their wide plateau in the compressive stress-strain curve[1-3]. It has been shown that, e…