多次冲击下泡沫铝动态压缩力学性能试验与本构模型研究

基于分离式霍普金森压杆装置对泡沫铝试样进行多次冲击加载试验,研究泡沫铝在中低应变率下的动态压缩力学性能。通过分析泡沫铝破坏形貌、透波率、应力-应变曲线以及能量吸收效率随冲击加载次数的变化规律,研究了损伤累积对材料动态力学性能以及吸能特性的影响机理。试验结果表明：随着冲击次数的增加,泡沫铝内部胞孔结构逐步崩溃压实,对应力波的衰减作用减弱,弹性极限应力及对应应变均有增强效应,且多次冲击下的损伤累积效应有助于提高理想吸能效率。基于试验所得应力-应变曲线,将损伤累积变量引入Sherwood-Frost方程,建立泡沫铝材料多次冲击下损伤累积本构模型,分析了形状函数参考曲线对应损伤累积能量与多次冲击试验损伤累积能量差值对本构模型准确性的影响,并进行了试验验证。     

泡沫铝复合材料的动态压缩试验研究和吸能分析

随着武器科技的发展,对吸能防护材料要求越来越高。采用分离式Hopkinson压杆(SHPB)试验技术对泡沫铝,铝-脂-胶复合材料,填充环氧树脂的泡沫铝冲击压缩性能进行研究,得到3种材料的应力-应变曲线,并对其进行吸能性能分析。结果表明,铝-脂-胶复合材料具有非常好的吸能特性。铝-脂-胶复合材料可作为一种新型的高性能吸能防护材料。     

泡沫铝的动态压缩性能和吸能性研究

通过测量泡沫铝在动态和准静态压缩条件下的应力 -应变曲线 ,研究了泡沫铝的准静态和动态压缩行为以及不同应变条件下的吸能性 ,并对其应变率效应进行了分析。结果表明 ,在高应变速率和准静态压缩下 ,泡沫铝的σ -ε曲线均表现出弹性变形段、平缓段和密实段三阶段特征 ;泡沫铝的压缩性能具有明显的应变速率敏感性 ,随应变速率的提高 ,流动应力上升 ,吸能性升高     

闭孔泡沫铝压缩行为的有限元仿真

用DEFORM-3D有限元软件对闭孔泡沫铝的压缩行为进行模拟,探讨不同孔隙率和孔径对压缩力学特性的影响,研究孔隙率、孔径对能量吸收和吸能效率的影响。结果表明：在准静态条件下,闭孔泡沫铝的压缩过程存在线弹性阶段、塑性平台阶段和致密化阶段;闭孔泡沫铝的抗压缩能力、吸收能力随着孔隙率的减小而增强;当孔隙率为50%,孔径分别为1.0、2.0、3.0 mm,孔径对闭孔泡沫铝的压缩性能和吸能性能影响不大;将理想吸能效率曲线和吸能效率曲线结合可以选择合适的缓冲材料,并发挥其最好吸能特性。     

高冲击下泡沫铝填充结构压溃吸能研究

为研究铝壳厚度和泡沫铝密度对填充结构压溃吸能特性的影响,运用LS-DYNA有限元软件,对不同厚度、不同密度的填充结构在幅值为30 000g、脉宽为160μs半正弦加速度冲击下进行数值模拟,提出载荷效率、比吸能、隔冲效率以及最大加速度响应4个指标评价结构的压溃吸能特性。研究表明,结构的缓冲效果主要由壳的厚度决定,而能量吸收过程中壳和泡沫铝相互影响、共同作用。综合上述4个因素,在不同组合的填充结构中S0.6F0.7缓冲吸能特性最好。     

结构特征参数和应变速率对泡沫铝压缩力学性能的影响

采用MTS万能材料试验机和分离式霍普金森压杆(SHPB)对具有不同结构特征参数的泡沫铝进行准静态和动态单轴压缩试验,分析了试样高径比、初始密度以及应变速率对其力学行为的影响.实验结果表明:在准静态压缩试验中,高径比越小,塑性屈服应力越高,塑性屈服平台长度越短,归因于端面摩擦效应;初始密度微小的变化都会对泡沫铝的力学性能...     

球形孔泡沫纯铝准静态压缩性能

在球形孔泡沫纯铝压缩应力应变曲线基础上,研究了压缩强度、吸能能力,结果表明:球形孔泡沫纯铝与球形孔泡沫铝合金的压缩应力应变曲线相似,分为三个部分:线弹性阶段、平台阶段和密实阶段;球形孔泡沫纯铝相对于球形孔泡沫铝合金是一种吸能能力更强的、韧性性能良好的新材料。采用Gibson-Ashby的模型来分析球形孔泡沫纯铝的压缩屈服强度,吻合良好。     

闭孔泡沫铝压缩行为的有限元仿真

用DEFORM-3D有限元软件对闭孔泡沫铝的压缩行为进行模拟,探讨不同孔隙率和孔径对压缩力学特性的影响,研究孔隙率、孔径对能量吸收和吸能效率的影响。结果表明:在准静态条件下,闭孔泡沫铝的压缩过程存在线弹性阶段、塑性平台阶段和致密化阶段;闭孔泡沫铝的抗压缩能力、吸收能力随着孔隙率的减小而增强;当孔隙率为50%,孔径分别为1.0、2.0、3.0 mm,孔径对闭孔泡沫铝的压缩性能和吸能性能影响不大;将理想吸能效率曲线和吸能效率曲线结合可以选择合适的缓冲材料,并发挥其最好吸能特性。     

泡沫铝/环氧树脂填充结构机床工作台的模拟研究

现代的机床工作台要求具有较高的动态特性和高比刚度。以某型号工作台为例,对泡沫铝/环氧树脂填充结构工作台的静、动态特性进行了有限元模拟。结果表明,与铸铁结构工作台相比,泡沫铝/环氧树脂填充结构工作台在满足工作台静态性能要求的前提下,具有轻质、高静、动态性能高的优点。     

开孔泡沫铝压坑力学行为研究

分别采用头部为平面、球面和圆锥面的三种圆柱体压头,对泡沫纯铝和泡沫铝-硅合金进行了准静态压坑试验,研究不同性质的基体泡沫铝的压坑变形力学行为,探讨压坑变形的微观机制。结果表明:不同形状压头的压坑载荷-位移响应特征均与单轴压缩的响应相比均有较大差别,其显著特征是随着变形量的增大应力上升的速度较快,泡沫铝的压坑载荷-位移曲线的形状还与所用压头的形状密切相关;随着泡沫铝基体性质的不同,其压坑变形宏观形态和微观机制也存在较大的差异。     

泡沫铝填充管结构汽车发动机支架仿真分析

为探索提高汽车轻质、安全、舒适、环保等方面特性的新途径,以某特种车辆发动机的支架为研究原型,基于轻量化要求设计泡沫铝填充管结构发动机支架,应用有限元分析软件ANSYS分析原型支架和泡沫铝填充结构支架的静动态特性,得出该构件的应力-应变分布图、前6阶模态振型图、固有频率以及谐响应曲线,并将上述结果进行对比分析。结果表明,泡沫铝填充结构支架可在提高结构轻质性的同时提高其静动态性能,能满足汽车向着轻量化、安全、舒适、环保等方向发展的要求。     

粉末冶金铍铝合金的显微组织和力学性能

通过室温拉伸试验和扫描电镜观察与分析,研究不同铍铝配比对粉末冶金铍铝合金的显微组织和力学性能的影响。结果表明,随着铍含量的增加,铝含量的降低,铍铝合金的弹性模量、抗拉强度、屈服强度显著升高,延伸率降低。合金的断裂模式受成分配比的影响不大,断裂是由铝相的韧窝断裂和铍相的解理断裂构成的混合型断裂。铍铝合金实质上是由纯铍和纯铝构成的颗粒增强复合材料,可通过不连续颗粒增强复合材料的唯象模型对不同铍铝配比铍铝合金的弹性模量及应力-应变响应进行较为准确的预测。     

泡沫铝填充结构汽车车架的动态特性模拟研究

以某型号轻型皮卡车的车架为研究对象,设计了泡沫铝填充结构汽车车架,并应用有限元分析软件分别对其填充前后的动态特性进行分析,得到两种车架的自由模态和约束模态的振型图、各阶模态的固有频率和最大位移。结果表明,泡沫铝填充结构车架具有优越的动态性能,对提高汽车的舒适性具有重要意义。