粘接界面泡沫铝夹芯板的三点弯曲失效数值模拟

对粘接界面泡沫铝夹芯板三点弯曲载荷下的变形特性进行了实验和数值模拟方面的研究。基于有限元软件ABAQUS建立了泡沫铝夹芯板的三维有限元模型,应用内聚力模型对三点弯曲过程中典型的破坏模式——面板与芯层的界面脱粘给予了合理的模拟,模拟所得的结果与实验结果比较吻合。并在此基础上分析了面板和芯层厚度对夹芯板承载能力和吸收能量能力的影响。结果表明,增加芯层的厚度能够更大程度上提高泡沫铝夹芯板的承载能力和吸收能量的能力。     

泡沫铝孔壁厚度、孔隙率和平均孔径之间的关系

利用三维建模软件建立了球形泡孔的泡沫铝三维模型,根据几何关系推导和代数函数求解,计算出能直观反映泡沫铝孔隙率、平均孔径和孔壁厚度三者关系的数学表达式:m=(0.95231/η-1)d。取同一泡沫铝试样的多个线切割截面图并将图片二值化处理,分别将二值化后图片读入图像分析软件Image-proplus5.0中测量出截面平均孔壁厚度(mi),取各截面mi的算术平均值作为该试样实际孔壁厚度(m实测);同时用软件统计出截面平均孔径(di)和孔隙率(η),将各截面di的算术平均值(d)和η带入数学关系式得出该泡沫铝试样孔壁厚度的模型计算值(m计算)。经过对比5个试样发现,m计算与m实测之间的误差小于5%,模型的预测值与泡沫铝的实测值基本吻合。     

泡沫铝-聚氨酯复合结构的缓冲性能研究

研究了以泡沫铝为基体,以聚氨酯为增强体组合而成的泡沫铝-聚氨酯复合结构,其综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。利用Ansys软件建立了泡沫铝-聚氨酯缓冲包装装置模型,通过分别填充体积比例为4.31%,8.04%及12.15%的泡沫铝,用Ansys对缓冲包装装置进行了应力分析,得到了装置各部分的变形情况,分析了装置的冲击吸振性能;仿真结果表明:在加速度达到7 800g时,该装置缓冲性能优于单体。     

泡沫铝填充装甲抗射流侵彻的防护性能研究

为提高装甲抗聚能射流侵彻性能,研究新型的泡沫铝填充装甲,运用ANSYS/LS-DYNA 3D有限元分析软件,对聚能射流侵彻泡沫铝填充装甲过程进行数值模拟,对比分析均质装甲和泡沫铝填充装甲的防护性能,结果表明:泡沫铝填充装甲较均质装甲有更好的防护性能。通过运用正交分析法研究前置靶板厚度、靶板材料、泡沫铝厚度、泡沫铝密度对装甲防护性能的影响,得到最优方案。研究结果对泡沫金属填充装甲的工程应用有一定的参考价值。     

泡沫铝填充薄壁铝合金多胞构件与单胞构件吸能性能研究

为研究泡沫铝填充薄壁铝合金多胞结构与单胞结构的吸能能力,该文基于有限元软件LS-DYNA建立了泡沫铝填充薄壁铝合金多胞结构与单胞结构的数值仿真。对经典薄壁圆管试验及泡沫铝填充薄壁圆管试验进行了数值模拟,分析表明该数值模型能够较好的模拟泡沫铝填充薄壁圆管在轴向冲击过程中的撞击力和变形发展。基于该模型对比研究了不同因素下泡沫铝填充薄壁铝合金多胞结构与单胞结构的轴向吸能特性,分析了其破坏模式、吸能机理和两者吸能效率。结果表明:在轴向冲击荷载作用下,泡沫铝填充薄壁铝合金的破坏模式为轴对称渐进折叠破坏模式,冲击力-位移曲线和变形模态图显示其变形过程分为3个阶段:弹性阶段、平台阶段和强化阶段。当冲击压缩距离为构件高度的80%时,7种不同参数下的泡沫铝填充薄壁铝合金多胞结构的吸能效率明显高于7种单胞结构,吸收的能量E和比吸能SEA都提高了50%以上,是一种优秀的吸能构件,可广泛应用于防护工程中。     

拉压弹性模量差异对泡沫铝夹芯板三点弯曲模拟的影响

泡沫铝材料是一种典型的拉压双模量材料,即受拉与受压时弹性模量不同。使用ABAQUS有限元软件对泡沫铝夹芯板的三点弯曲行为进行了模拟。首先,对泡沫铝芯层采用可压缩泡沫模型,通过对芯层的受拉区和受压区采用不同的弹性模量来讨论拉压弹性模量差异对夹芯板三点弯曲行为的影响。同时,在泡沫铝压缩响应一致的情况下,对可反映拉压弹性模量差异的孔洞模型和未考虑拉压弹性模量差异的可压缩泡沫模型的夹芯板三点弯曲模拟结果进行了比较。研究表明,泡沫铝芯层的弹性模量对夹芯板的三点弯曲行为模拟有较大影响。若不考虑泡沫铝拉压弹性模量的差异,得到的夹芯板三点弯曲情况下的加载刚度和屈服荷载明显偏低。     

拉压弹性模量差异对泡沫铝夹芯板三点弯曲模拟的影响

泡沫铝材料是一种典型的拉压双模量材料,即受拉与受压时弹性模量不同。使用ABAQUS有限元软件对泡沫铝夹芯板的三点弯曲行为进行了模拟。首先,对泡沫铝芯层采用可压缩泡沫模型,通过对芯层的受拉区和受压区采用不同的弹性模量来讨论拉压弹性模量差异对夹芯板三点弯曲行为的影响。同时,在泡沫铝压缩响应一致的情况下,对可反映拉压弹性模量差异的孔洞模型和未考虑拉压弹性模量差异的可压缩泡沫模型的夹芯板三点弯曲模拟结果进行了比较。研究表明,泡沫铝芯层的弹性模量对夹芯板的三点弯曲行为模拟有较大影响。若不考虑泡沫铝拉压弹性模量的差异,得到的夹芯板三点弯曲情况下的加载刚度和屈服荷载明显偏低。     

泡沫铝夹芯结构抗平头弹侵彻理论分析模型

为研究泡沫铝夹芯结构抗平头弹侵彻的理论分析模型,将弹体侵彻泡沫铝夹芯结构的过程分为三个阶段:前面板剪切失效、泡沫铝压缩剪切和后面板隆起开口。根据夹芯结构各组成部分的破坏模式,结合牛顿运动定律和能量守恒建立了各阶段的理论计算模型;通过理论计算模型分析了泡沫铝夹芯结构各组成部分在抗弹过程中吸能情况。结果表明,该理论模型计算结果与试验结果吻合良好,两者最大误差不超过10%。泡沫铝夹芯结构抗弹过程中,泡沫铝芯层吸能最多,占总吸能的48.9%;其次是后面板吸能,前面板吸能最少。前、后面板的吸能差别是因为两者在弹体侵彻过程中变形失效模式不同。     

泡沫铝材料应用研究现状

分析总结了泡沫铝的优良性能,介绍了泡沫铝作为结构材料、功能材料及功能-结构一体化材料应用的研究现状以及相关的原理。同时,将泡沫铝材料与传统材料进行了对比分析。最后,指出了今后泡沫铝应用研究的发展方向。     

泡沫铝冲击吸能器工程设计研究

LS-dyna对于碰撞、爆炸等大变形动力响应问题具有较好的数值模拟效果。基于泡沫铝应力-应变关系,结合浮阀隔振装置,提出一种泡沫铝冲击吸能器设计方案,并利用LS-dyna进行仿真分析,分析结果表明,这种设计具有较好的应用价值。     

泡沫铝吸声性能的研究进展

泡沫铝的孔结构和金属特性使其具有优异的吸声性能。介绍了泡沫铝吸声性能的研究进展,并分析了当前研究中存在的问题,对未来泡沫铝在吸声领域的研究做出展望。未来需进一步研究泡沫铝材料的吸声机理,尝试将结构参数对吸声系数值的影响定量化,系统研究组合结构的吸声性能;探索建立闭孔泡沫铝材料吸声的理论模型,实现对吸声的理论预测、分析与计算,为实际应用提供指导。     

泡沫铝在油气爆炸荷载作用下的吸能减冲击性能

针对油气爆炸防护薄弱的现状,基于爆炸荷载作用下单自由度阻尼系统动力响应的理论,提出利用泡沫铝优良阻尼性能降低板在油气荷载作用下的动力响应的方法,并利用数值仿真分析了在板前增加泡沫铝与增加橡胶2者对板动力响应衰减程度的优劣及影响泡沫铝衰减油气类爆炸冲击波的影响因素.研究显示:将泡沫铝应用到油气类爆炸防护中是可行的,能有效...     

泡沫铝-聚氨酯复合材料的厚度对其缓冲性能的影响

采用泡沫铝填充量(体积分数)为12.15%的泡沫铝-聚氨酯复合材料,在7 800g的冲击加速度下,建立了3种厚度分别为6,8,12 mm的泡沫铝-聚氨酯的缓冲模型,用Ansys对各缓冲模型进行了应力分析,得到了各模型的变形情况,分析了不同厚度的缓冲模型的冲击吸振性能。结果表明:在一定厚度范围内,厚度越大,泡沫铝-聚氨酯复合结构模型受到冲击时产生的最大应力越大,最大变形量也越大。     

基于SR-CT技术的泡沫铝力学性能

基于同步辐射计算机断层技术（简称SR-CT技术）,对泡沫铝材料试件进行三维无损重建,获取泡沫铝材料试件的内部体结构。在此基础上,建立泡沫铝试件的三维仿真模型,并对该模型进行模拟计算,以研究泡沫铝材料在压缩过程中的变形情况、米塞斯应力分布情况及其弹塑性区域的分布。研究结果表明,基于同步辐射计算机断层技术重建结果建立的三维...     

闭孔泡沫铝在动态加载下的压缩力学行为研究

为研究闭孔泡沫铝的动态压缩力学响应过程,基于典型泡沫铝试样的孔型和分布情况构建了Voronoi模型,根据实验结果验证了模型的准确性。基于LS-DYNA分析了目前泡沫铝常用的Kelvin模型和Voronoi模型之间的差异性,研究了加载速度、基体应变率效应和压缩惯性效应对闭孔泡沫铝变形模式和应力水平的影响规律。研究结果表明:Voronoi模型应力-应变水平和变形模式与实验结果拟合较好,内部结构比单胞阵列的Kelvin模型更趋真实合理;在低速压缩下,泡沫铝惯性效应基本上可以被忽略,而高速压缩下,受压缩惯性效应影响,泡沫铝平台应力随着加载速度的增大而增大;当考虑泡沫铝基体应变率效应时,泡沫铝平台应力水平会得到有效的改善,且泡沫铝整体呈现应变率效应。     

泡沫铝填充薄壁铝合金方管轴向压缩性能的数值模拟

泡沫铝填充薄壁结构的应用日趋广泛,研究了泡沫铝填充薄壁铝合金方管准静态轴向压缩条件下的力学性能。实验选用铝合金方管作为面板,Al-Mg合金泡沫铝作为夹芯制备泡沫铝填充薄壁铝合金方管。结果表明泡沫铝层合方管与薄壁铝合金方管的变形模式相同,都为对称叠缩变形模式,而且层合方管产生的折叠数比薄壁铝合金方管多。填充泡沫铝后,层合方管承受压力的能力也大大提高。采用ABAQUS软件建立了薄壁铝合金方管的有限元模型进行数值模拟,并且与相应的实验结果作对比,结果表明数值模拟与实验结果基本吻合。     

泡沫铝衰减一维应力波特性研究

为了解泡沫铝衰减一维应力波特性,完善泡沫铝动力性能的理论体系。首先运用一维应力波理论及泡沫铝的力学特性,对应力波在泡沫铝中的传播规律及泡沫铝衰减应力波性能等问题进行了理论分析。然后基于SHPB(霍普金森压杆)技术,运用LS-DYNA对一维应力波在泡沫铝中的传播规律及泡沫铝衰减应力波特性进行了数值模拟研究。理论与数值模拟结果均表明:在应力波的传播路径上增加泡沫铝,应力波通过泡沫铝后,其应力幅值、波长、及应力幅值作用时间均发生明显的变化;在该条件下,增加5 mm厚的泡沫铝,一维应力波经过泡沫铝后,可以衰减掉未增加泡沫铝时应力幅值的39.9%,应力波由原来的矩形波变成三角形波,波长与持续时间也显著减小。同时,厚度对泡沫铝衰减应力波幅值具有较为明显的影响,相同能量的应力波通过泡沫铝材料厚度越厚,则应力波幅值衰减越明显;由此可知,泡沫铝用于防护冲击与爆炸荷载的缓冲吸能材料方面具有非常好的应用潜力。     

故障仿真在电液伺服系统故障诊断中的应用研究

本文将故障仿真技术引入到电液伺服系统中,以一个试验用电液伺服系统作为研究对象,对其进行故障建模和仿真.通过对电液伺服系统的建模,引入了一个非线性状态空间模型来描述电液伺服系统的动态特性.并且应用了Matlab提供的模拟仿真工具Simulink实现了模拟仿真.通过仿真结果与实际系统比较,验证了理论模型描述实际电液伺服系统动态特性的准确性.     

基于面心立方孔洞堆砌模型的泡沫铝准静态及动态压缩模拟研究

以有限元分析软件 ANSYS 的 Workbench 为平台,以高孔隙率面心立方孔结构(Face centered cubic, FCC)的泡沫铝模型为对象,进行了准静态压缩和落锤冲击的有限元模拟。高孔隙率泡沫铝特指孔隙率(Porosity, Pr)在85%~90%之间的泡沫铝。已有的实验结果表明,孔隙率为90%的泡沫铝的准静态压缩下屈服平台应力值为3 MPa,当冲击应变速率在900 s-1以上时,其屈服平台的应力值稳定在7 MPa 左右;模拟结果与实验结果一致,并发现当应变速率达到35342 s-1后,泡沫铝的屈服平台应力值会再次大幅升高,达到14 MPa。根据泡沫铝压缩模拟的应力云图,揭示了不同应变速率下泡沫铝的吸能能力和变形模式的对应关系,并从结构变形的角度解释了泡沫铝的抗冲击吸能性能优于其准静态压缩的原因。     

泡沫铝填充多棱管的吸能分析

通过LS-DYNA模拟分析泡沫铝填充多棱管的准静态过程。以柱壳比（R）作为比较具有不同截面形状的泡沫铝填多棱管的依据。通过比吸能、比力和能量吸收率,实现泡沫铝填充多棱管吸能性能的定量化比较分析。研究发现在具有相同柱壳比的条件下,泡沫铝填充四棱管的比吸能最高;泡沫铝填充八棱管的能量吸收率最高（约78%）;四棱管的吸能量占泡沫铝填充四棱管总吸能量的比例最小（约57%）。不同的几何形状和结构对泡沫铝填充多棱管的吸能性能有着显著的影响。同时,对泡沫铝填充多棱管的变形模式和内在机制也做了初步的分析