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。     

开孔泡沫铝动态力学行为的有限元分析

通过建立部分开孔单胞模型,并运用ANSYS/LS-DYNA软件对开孔泡沫铝的动态力学行为进行有限元分析。结果表明:无论是中、低应变率还是高应变率,开孔泡沫铝的屈服强度和流动应力对应变率存在敏感性。开孔泡沫铝的应变率效应受孔隙率影响,随着孔隙率的增加,开孔泡沫铝的应变率效应明显降低。在动态载荷下,开孔泡沫铝呈现三种不同的变形模式。     

偻体发泡法泡沫铝制备工艺及性能的研究

本文研究一种新的泡沫铝制备方法－粉体发泡法。其工艺原理为：混合铝粉与一种发泡剂粉末（TiH2)，在一定温度下轴向压缩得到具有气密结构的预制品，加热预吕使发泡剂分解释放出气体迫使预制品膨胀得到泡沫铝。混合、压制和发泡是粉体发泡法的三个重要环节。本论文详细研究了各个工艺过程，确定了其在试验条件下的最佳工艺参数。混合速率250r/min，混合时间大于6h可以保证得到混合均匀的粉末混合物。压力130－150MPa，压制混合400℃－450℃时可以得到具有气密结构的预制品。同时调整发泡工艺中的参数发泡剂用量（1％左右）、发泡温度（600℃－7200℃），发泡时间（3－15min)可以得到不同孔结构的泡沫铝。泡沫铝的吸能能力和其压缩性能紧密相连。在其压缩应力应变曲线上有很长的一段平台区，显示出较大的吸能能力。其吸能能力受孔隙率的影响，随孔隙率呈非单调变化，在某一孔隙率下具有最大的吸能能力。吸能效率随应变的增加先增大后减小，在应变0．1－0．3之间存在一个峰值。泡沫铝的吸能能力和其压缩性能紧密相连。在其压缩应力应变曲线上有很长的一段平台区，显示出较大的吸能能力。其吸能能力受孔隙率的影响，随孔隙率呈非单调变化，在某一孔隙率下具有最大的吸能能力。吸能效率随应变的增加先增大后减小，在应变0．1－0．3之间存在一个峰值。研究了闭孔泡沫铝的导热性能，结果表明泡沫铝的导热性能低于实体铝，其导热性能不仅与孔隙率有很大的关系，而且其它孔结构及其宏观结构的影响也是不容忽视的。     

Al基和Al-6Si基闭孔泡沫铝的动态吸能性能

利用熔体转移发泡法制备不同基体成分不同密度的闭孔泡沫铝,从能最吸收能力、能量吸收效率以及能量吸收图等方面对其动态吸能性能进行研究.结果显示:无论是Al基还是Al-6Si基的闭孔泡沫铝,能量吸收能力随应变的增加而增大,且随相对密度的增加,能量吸收能力先增加后减小;能量吸收效率的变化具有明显的缓慢增加、趋于平缓和缓慢减小的特征;随着应力的增加,闭孔泡沫铝单位体积的吸能能力先快速提高,达到一定值后上升趋势减缓,出现明显的肩;对应此密度的闭孔泡沫铝可以提供最大容许应力σp,且随着相对密度的减小,最大容许应力σp逐渐减小;相同密度Al基和Al-6Si基的闭孔泡沫铝能量吸收能力相比,前者的要大一些,但Al-6Si基闭孔泡沫铝的吸能效率要比Al基闭孔泡沫铝的吸能效率高,且最高吸能效率比较稳定持久.     

泡沫铝层合圆管纵向和横向压缩力学性能研究

用碳化硅颗粒增强泡沫铝为夹芯,不锈钢圆管为面板制备层合圆管,研究了层合圆管在准静态压缩条件下的纵向和横向变形行为和能量吸收性能.研究表明,层合圆管的纵向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;载荷-位移曲线平台段锯齿形波动与曲屈圈的形成呈现对应关系;层合圆管纵向和横向的吸能能力均远大于不锈钢圆管和泡沫铝吸收的能量之和,并且随着应变的增加,层合圆管的吸能能力增加更为快速;层合圆管在保持泡沫铝轻质的同时,在纵向和横向两个方向上均大幅度提高泡沫铝的吸能能力.     

真空渗流法制备泡沫铝及其动态力学性能的研究

以真空渗流法制备陶瓷中空球泡沫铝,研究了应变率对吸能量和吸能效率的影响、相对密度对屈服强度的影响,并与普通泡沫铝进行比较。结果表明,工艺简单可行,所制备的泡沫铝的动态压缩应力-应变曲线只有弹性变形区和塑性变形区;随应变率的增大,屈服强度和吸能效率变化规律不明显,吸能量增大;随相对密度的增大,屈服强度增大,吸能量增大,吸能效率也增大;动态压缩时两种泡沫铝的吸能效率均较高,最大吸能效率大于0.9,是良好的吸能材料。     

面板材料及芯层厚度对泡沫铝夹芯板弯曲性能的影响

采用静态三点弯曲加载方式对粘结法制备的泡沫铝夹芯板的力学性能进行研究,通过实验分析不同面板材料和芯层厚度对夹芯板弯曲性能、能量吸收以及失效模式的影响。结果表明:泡沫铝夹芯板的抗弯极限载荷值及吸能性能由面板材料和芯层厚度共同作用,随着芯层厚度的增加,极限载荷强度有所提高,铝面板泡沫铝夹芯板的极限载荷强度和能量吸收能力的增加远高于钢面板的夹芯板;失效模式主要有压入、芯层剪切和面板屈服。     

发泡工艺参数对闭孔泡沫铝胞结构的影响

采用压缩空气法制备闭孔泡沫铝,研究空气流量、搅拌速度和发泡温度对胞结构的影响。结果表明泡沫铝的胞直径为4-11mm,密度为0.10-0.22g/cm3,孔隙率最高达96.3%;泡沫铝的胞直径随着空气流量和发泡温度的增大而增大,随搅拌速度的增大而减小,其中空气流量对胞直径的影响最显著;壁厚和结点尺寸随空气流量和搅拌速度的变化规律与胞直径相反;在相同的搅拌速度下,泡沫铝的密度随着胞直径的增大而减小且与胞直径存在对应关系,搅拌速度为600r/min时,关系式为ρ=0.0278 0.3602.e-0.132d。     

梯度泡沫铝的制备及力学性能研究进展

梯度泡沫铝是一种具有多孔结构和高度可设计性的结构功能一体化材料。基于结构的特点,梯度泡沫铝在不同受力状态下具有独特的能量吸收行为,根据应用环境的需要可对其结构进行优化设计,因此梯度泡沫铝在减震吸能方面有巨大的潜能。结合国内外文献,概述了近些年有关梯度泡沫铝的制备及力学性能的主要研究进展。从固相法和液相法两方面介绍了梯度泡沫铝的主要制备方法,总结了梯度泡沫铝在准静态和动态压缩载荷下的力学响应,讨论了影响梯度泡沫铝吸能特性的因素。     

泡沫铝填充方铝管的瞬态动力学分析

泡沫铝填充方铝管在高速冲击载荷作用下,由于应力波的传播和惯性效应等的作用,试件并非处于受力平衡的均匀应力状态,上下底面的受力会有很大的差别.采用LS - DYNA研究泡沫铝填充方铝管和泡沫铝柱在30m/s的匀速冲击载荷作用下的瞬态吸能和上下底面的冲量特性,并与准静态模型做比较.研究发现泡沫铝填充方铝管的吸能较准静态提高20.9％,上底面的冲量比下底面高10.4％,下底面的最大峰值力比准静态时仅升高8.8％.     

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。     

粉体发泡法泡沫铝制备工艺及性能的研究

本文研究一种新的泡沫铝制备方法———粉体发泡法。其工艺原理为 :混合铝粉与一种发泡剂粉末 (TiH2 ) ,在一定温度下轴向压缩得到具有气密结构的预制品 ,加热预制品使发泡剂分解释放出气体迫使预制品膨胀得到泡沫铝。混合、压制和发泡是粉体发泡法的三个重要环节。本论文详细研究了各个工艺过程 ,确定了其在试验条件下的最佳工艺参数值。混合速度 2 5 0r/min ,混合时间大于 6h可以保证得到混合均匀的粉末混合物。压力 130～ 15 0MPa ,压制混合 40 0℃～ 45 0℃时可以得到具有气密结构的预制品。同时调整发泡工艺中的参数发泡剂用量 (1%左右 )、发泡温度 (6 0 0℃～ 72 0 0℃ )、发泡时间 (3～ 15min)可以得到不同孔结构的泡沫铝。泡沫铝的吸能能力和其压缩性能紧密相连。在其压缩应力应变曲线上有很长的一段平台区 ,显示出较大的吸能能力。其吸能能力受孔隙率的影响 ,随孔隙率呈非单调变化 ,在某一孔隙率下具有最大的吸能能力。吸能效率随应变的增加先增大后减小 ,在应变 0 .1～ 0 .3之间存在一个峰值。研究了闭孔泡沫铝的导热性能 ,结果表明泡沫铝的导热性能低于实体铝 ,其导热性能不仅与孔隙率有很大的关系 ,而且其它孔结构及其宏观结构的影响也是不容忽视的     

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.     

泡沫铝制备工艺的改进及关键问题探讨

对熔体发泡法制备闭孔泡沫铝的工艺进行了改进,并研究了发泡过程中TiH2加入量和粒度对泡沫铝孔隙率的影响。改进后的泡沫铝生产工艺在工业化生产方面具有很好地推广价值,主要体现在连续性生产和能源综合利用方面。试验证实：随着TiH2加入量增加,泡沫铝孔隙率不断增加;随着TiH2粒度的加大,孔隙率先逐渐减小后增加。     

玻璃纤维增强泡沫铝性能的研究

以纯铝为基体材料、TiH2为发泡剂和镀铜玻璃纤维为外加剂,制备了不同孔隙率的泡沫铝。研究了玻璃纤维掺量及长径比对泡沫铝孔隙率、表观密度、抗压强度及导热系数的影响规律。结果表明:当发泡剂用量不变时,随玻璃纤维掺量及长径比的增加,泡沫铝的孔隙率增大,表观密度、导热系数和抗压强度均有相应降低;但纤维长径比的影响较纤维掺量小。     

具有薄外壁的闭孔泡沫铝棒的弯曲行为

通过熔融发泡法制备了具有薄外壁的铝泡沫棒（aluminum foam bar,AFB）。通过悬臂梁弯曲实验和有限元模拟研究了跨度、直径和孔隙率对其弯曲变形行为的影响。采用高速摄像机记录了AFB的弯曲变形行为,并得到了载荷和位移之间的关系。基于三维有限元的X射线微断层扫描技术（Micro-CT）重建AFB,并进行了数值模拟。结果表明,跨度对破坏行为有重要影响,跨度的增加导致了能量吸收能力下降。此外,直径和相对密度的增加也使得峰值载荷提高。有限元模拟结果与实验结果相吻合,这说明孔壁在弯曲过程中由于不同类型的应力而失效。在失效过程中,裂纹遵循孔壁最薄弱的路径传播。     

颗粒增强镁基复合材料动态冲击后的力学行为研究

为了研究动态冲击后颗粒增强镁基复合材料的力学行为,采用分离式霍普金森压杆(SHPB)对试样进行不同速度下的动态冲击实验,采用纳米压痕技术测得冲击后材料在不同压入深度和不同应变率情况下弹性模量、硬度和载荷等随位移的变化趋势,并分析了冲击速度对材料硬度和加载曲线的影响。结果表明:动态冲击后颗粒增强镁基复合材料的弹性模量、硬度随位移增大趋于稳定;载荷随压头压入位移的增大而增大,与位移呈非线性关系,极限载荷随着应变率的增加而增大;应变率对接触刚度几乎没有影响。     

陶瓷颗粒与熔体合金增粘制备泡沫铝的研究

在熔体发泡法制备泡沫铝的过程中,研究了陶瓷颗粒与熔体合金元素共同增粘对泡沫铝孔结构、孔隙率和力学性能的影响。运用SEM、EDS等技术,对不同增粘制备的泡沫铝的胞壁微观组织进行检测。分析了新相对泡沫铝孔结构和孔隙率的影响。在相同加载速度下,对泡沫铝样品做了准静态压缩试验,分析了不同增粘泡沫铝的力学性能。结果表明:氧化钙与单质钙共同增粘可制备出气孔分布均匀、孔隙率较高的泡沫铝。泡沫铝胞壁中的金属间化合物在气孔合并、长大过程中,对气孔保持规则的泡孔结构、增加孔隙率具有重要作用。采用共同增粘制备的泡沫铝不仅具有单质钙增粘的高能量吸收性能,还具有氧化钙增粘的较高屈服强度。     

石膏型渗流法制备的开孔泡沫铝的压缩行为研究

本文采用可溶石膏型预制块,通过加压渗流的方法制备了泡沫纯铝、泡沫ZL101合金和泡沫ZL102合金,并通过准静态压缩实验研究了3种不同基体材料的泡沫铝的压缩行为及吸能性能.结果表明:通过石膏型渗流法制备的开孔泡沫铝合金的孔隙率可以达到85％～93.5％;泡沫铝基体材料的力学性能对泡沫铝压缩力学性能有重要影响;泡沫ZL1...     

ECAPT过程中载荷变化规律的数值模拟

为了掌握纯铝在ECAPT过程中的力学变化规律,利用刚塑性有限元技术对纯铝1100的ECAPT变形行为进行数值模拟,重点分析了载荷在挤压过程中的变化规律及产生变化的原因。结果表明：ECAPT过程大致分为载荷骤升、2次小幅度升高和载荷下降4个阶段;载荷峰值随着摩擦因数的增大迅速增大,应采取有效的润滑措施减小摩擦从而降低载荷峰值,提高模具寿命;随着摩擦因数的增大,载荷在达到各阶段峰值后下降趋势越来越明显。