泡沫金属双向等应力拉伸的不同理论应用

在已有的泡沫金属双向名义载荷强度与孔隙率关系的基础上，分析了该材料的双向等应力拉伸加载情形，探讨了泡沫金属在该情形下发生破坏的力学行为。研究结果显示，以“八面体模型”推导出来的有关力学关系，较好地表征了该材料在双向等载条件下的行为特点。     

泡沫金属力学性能研究的分析概述

泡沫金属有体积密度小、比表面积大等优点,还有一定的强度、延展性和可加工性,故可用作轻质结构和功能一体化材料。此外,泡沫金属作为结构材料通常要与致密壳层组成夹芯结构（三明治结构）来使用。此类材料及其夹芯结构在实际应用中经常会遇到拉压、弯曲、剪切和扭转等作用,所以其断裂破坏强度等力学性能问题的研究是一项富有现实意义的工作。本文概述了泡沫金属及其夹芯结构的力学性能研究状况,分析了研究工作中存在的一些不足,提出了一些可能的研究发展趋势。这些也许可以为材料和结构的优化设计提供一定的参考。     

泡沫金属在单双向拉压载荷作用下的表征分析

探讨泡沫金属的单向压缩以及双向拉压行为,并研究了该材料单双向拉伸性能,进一步分析该材料在承受各种单双向拉压载荷时的不同响应方式.结果表明:在泡沫金属材料受到不同的单双向拉压载荷作用而产生破坏时,其承受的各向名义应力大小与多孔体的孔率都可表达为一个统一的数理关系;对于一个确定的多孔体材料,其单双向压缩负载能力要分别大于其单双向拉伸负载能力.     

泡沫金属的研究与发展

泡沫金属是一咎新型的多孔功能材料,具有独特的结构和性能,其应用范围日益扩大。本文介绍了泡沫金属的研究现状,讨论了泡沫金属的发展方向。     

泡沫金属在双向承载条件下的力学性能

根据各向同性三维网状泡沫金属的简化结构模型,建立该类材料的双向拉伸力学分析模型.利用该力学模型推出泡沫金属在双向拉伸破坏时两向名义应力与孔率3者的数学关系式,并在此基础上进一步得出该类材料在承受双向载荷时的安全判据.当双向承受的名义应力相等时,还可得到泡沫金属在双向等荷承载条件下的载荷强度与孔率的数学关系.这些关系式通过泡沫镍为例的有关实验数据证明是相当实用的.而由本理论体系可得出对多孔体双向承载条件的安全性判断,这似乎是Gibson和Ashby的有关模型理论所未触及或难以做到的.     

发泡剂在多孔泡沫金属中的应用进展

多孔泡沫金属是一种具有独特结构和性能的新型功能材料,由于其巨大的应用前景,在工业领域,特别是汽车和航空航天领域受到了越来越广泛的重视。多孔泡沫金属的制备方法中,采用发泡剂制备的方法具有产量大、成本低、易工业生产等优点,因而已被广泛研究。综述了国内外发泡剂的种类和特点,以及在泡沫金属中应用的最新研究进展,讨论了泡沫金属发泡剂的发展方向。     

泡沫金属在单、双向载荷作用下的拉伸破坏行为初探

采用低载拉伸试验机对多孔体的单、双向拉伸进行了系列实验，通过分析该材料的单向拉伸破坏机制，发现开孔泡沫金属材料的宏观断裂特点既不同于最大拉应力准则的横向断裂，也不同于最大剪应力准则的塑性流动破坏，而是表现为介于它们之间的一种复杂断裂形式；拉伸断裂过程中多孔体的延伸率主要由三维网络中的金属丝体发生的塑性偏转所造成。通过其双向承载时断裂形态的观测分析，发现泡沫体十字型样品在双向等速拉伸载荷作用下的应力场分布与双向异速拉伸载荷作用下的类似，且其应力场的最大应力线为靠近样品中央载荷区边缘的四次对称曲边四边形。     

泡沫金属双向承载的力学模型

根据开孔泡沫金属材料的结构特点提出其抽象化的新型简化结构模型,即“八面体模型”,在此基础上建立起该类材料在双向拉伸条件下的力学分析模型。从该分析模型出发,推导得出了该类材料在双向拉伸破坏时两向名义应力与孔率三者的数学关系式。结果表明:该关系式还可进一步描述成“偏应力”、“平均应力”和孔率三者之间的关系。本理论模型与Gibson和Ashby的有关理论体系的不同之处是,前者可直接运用“梁理论”进行方便的分析和推演,而后者则不能。验证实验结果显示,本理论模型的数学关系与实际数据吻合良好。     

三维网状泡沫金属杨氏模量和泊松比的数理表征

杨氏模量和泊松比是工程材料最为基本的两个力学指标.多孔金属是一种兼具功能和结构双重属性的优秀工程材料,采用"八面体分析模型",研究了三维网状泡沫金属的这两个性能指标,发现其表观杨氏模量与多孔体的孔率有比较复杂的数理关系,而其表观泊松比则是一个与孔率无关的特征材料常数.     

泡沫材料在多向拉伸载荷作用下的力学模型

以各向同性的三维网状高孔率泡沫金属为研究对象,根据其简化结构模型,推导得出该类材料在多向拉伸破坏时3个名义主应力与孔率四者之间的数理关系。通过推演得出的有关关系式,还可进一步得出泡沫金属在多向受力状态下使用时的强度设计判据。     

金属纤维多孔材料力学性能的研究进展

金属纤维多孔材料既有金属的性质,又因内部存在着大量的孔隙而具有一系列的功能特性,是一类优良的结构功能一体化材料.本文主要分析了金属纤维多孔材料的制备方法,讨论了该材料的力学性能,并着重介绍了近几年该领域的最新研究进展.     

烧结金属多孔材料力学性能的研究进展

本文概述了烧结金属多孔材料在功能应用和基础结构理论两方面力学性能的研究进展.其中功能应用的研究包括在吸能材料、生物材料、过滤材料3个领域中如何解决在各自功能应用中的力学问题:基础结构理论的研究包括密度、孔隙率、孔结构等对弹性模量、屈服强度、疲劳极限的影响.     

粉末冶金技术制备金属多孔材料研究进展

金属多孔材料既有金属的性质,又因为孔的存在,而具有一系列功能特性,诸如密度低、比表面积大、机械强度高、通透性好等,是一种性能优异的多功能工程材料,因而在工程中得到广泛的应用.本文阐述了粉末冶金技术制备金属多孔材料的最新研究进展,主要分析了生物金属多孔材料、形状记忆合金多孔材料、多孔钨电极、多孔不锈钢和多孔铜的制备及研究进展.     

Parametric studies of the mechanical behaviour of porous titanium

This paper investigates the prediction of some common mechanical properties of sintered pure titanium. Tensile strength was determined using the radial crush strength method and the fracture toughness tests were performed using disk-shaped compact tension specimens. Empirical models that predict the mechanical behaviour of sintered titanium are reported in this paper and compared with other models like those of Hashin-Strikman, Fleck and Smith, Griffithset al. and Nielson.     

Preparation and characterization of porous titanium using space-holder technique

Titanium-based porous materials can be used in structural applications and medical implants because of their excellent mechanical properties at elevated temperatures, good corrosion resistance and wonderful biocompatibility. However, most of the methods used to produce the po-rous metal can only give limited porosity and uncontrollable pore morphologies. In the present study, a newly developed method of powder metallurgy using the space-holder technique was used to fabricate porous titanium with controllable porosity. The morphological features and mechanical properties of the products were fully investigated. The results show that the porosity is in the range of 55%-75%, and the mean pore size, with an average sphericity of～0.72, is 600 μm The plateau stresses vary between 10 MPa and 35 MPa. As predicted by the Gibson-Ashby model, the plateau stress decreases with increasing porosity.     

用粉末冶金法制备医用多孔TiNi合金的研究

介绍了用粉末冶金法制备医用多孔TiNi合金的工艺及其制品性能 ,论述了多孔TiNi合金的力学性能和形状记忆性能并对多孔TiNi合金的生物相容性及在医学上发展前景作了介绍     

Research and Development in NiTi Shape Memory Alloys Fabricated by Selective Laser MeltingEI北大核心CSCD

由于NiTi形状记忆合金(SMAs)具有高反应敏感性和低热导率等物性,导致其初步成形件的后续加工十分困难,作为一种典型的金属增材制造技术,选区激光熔化(SLM)在近净成形复杂几何形状的金属构件方面具有显著优越性,能够有效解决NiTiSMAs冷加工难、加工成本高的问题。为实现SLMNiTiSMAs的工程应用,需厘清其工艺参数-微观结构-功能特性的内在联系,揭示其相转变行为与功能特性变化的机理,建立坚实的理论基础。基于此,本文重点对SLMNiTi SMAs的成形性、相转变行为、微观结构、力学性能和热机械性能的相关研究结果进行了分析与总结。同时,对近来SLM多孔NiTiSMAs的设计及其生物相容性的探索研究进行了阐述。最后,本文展望了SLMNiTiSMAs研究过程中需要重点突破的问题。     

Emerging applications of intermetallics

Many intermetallic compounds display an attractive combination of physical and mechanical properties, including high melting point, low density and good oxidation or corrosion resistance. This has led to their utilization in many non-structural applications, but success in structural applications has, to date, been limited. This paper reviews the current status of intermetallic applications, with emphasis on new uses that are in place or pending. Most of the paper deals with aluminides and silicides, but there are several more complex intermetallics that are being employed in battery and magnetic applications. Research on improved processing and studies of the role of environment in mechanical behavior are shown to be key to developing practical alloys.     

启迪自然的多层级多孔材料研究现状

本文主要介绍了自然界中几种具有多层级多孔结构和优异力学性能的生物材料,其宏观性能与其表面的多层级微纳米结构有着密切的联系。通过多层级多孔结构的构筑,生物材料不仅大幅度降低了自身的密度,同时也往往保持了优异的力学性能,即轻质高强、吸音降噪等。通过对生物材料多孔结构的模仿,有望为开发具有仿生多孔结构和优异性能的人工材料提供重要启示和帮助。