泡沫填充铝合金多胞防爬器的吸能机理

提出了一类新型防爬器—泡沫填充铝合金多胞防爬器，并通过数值仿真结合试验验证的方法研究了其在轴向荷载作用下的能量吸收机理。结果表明，填充闭孔泡沫铝并提高其密度可以在峰值压溃力几乎不变的前提下有效提高铝合金多胞防爬器的能量吸收能力，且能够进一步提升蒙皮材料的吸能潜力。此外，当壁厚较小时，该防爬器极易产生不利于能量吸收的整体失稳；而壁厚增大时，防爬器的变形模式趋于稳定，总能量吸收增加，且蒙皮材料的能量吸收占比逐渐增加。     

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。     

基于剖球模型的开孔泡沫金属动态力学行为研究

基于剖球模型,利用LS-DYNA有限元软件,研究了开孔泡沫金属在冲击载荷作用下的动态力学行为。重点分析了冲击速度、相对密度对泡沫金属的变形模式以及平台应力的影响。结果表明:泡沫金属材料的整体变形模式本质上是微观棱壁的不同变形模式在宏观尺度上的体现,与相对密度和冲击速度有着密切的联系。在不同冲击速度下,材料会出现逐层压溃、混合变形、均匀压缩3种变形模式。材料在逐层压溃和混合变形模式的中后期,会出现局部失稳带,削弱材料的承载能力,导致整体应力水平显著下降。随着材料相对密度的增加,不同变形模式之间的转变速度也随之增大。此外,相对密度、变形模式和惯性效应均会影响到平台应力的改变,从而呈现出相对复杂的变化趋势。     

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...     

不同温度下闭孔泡沫铝压缩性能研究

为了探讨不同温度下闭孔泡沫铝压缩性能,将不同孔隙率泡沫铝在-30℃到800℃的温度范围内进行处理,对处理后的试件进行静态压缩试验,分析加温温度对闭孔泡沫铝的力学性能影响.通过试验表明,不同温度处理的泡沫铝的压缩应力应变曲线与常温条件下相同,具有明显的线弹性阶段、屈服平台阶段和强化阶段;当温度低于600℃时,泡沫铝性能变...     

泡沫铝密度对泡沫铝填充管吸能性能的影响

泡沫铝密度是泡沫铝填充管吸能性能的重要影响因素。通过LS-DYNA模拟分析泡沫铝填充管的准静态过程。采用DESHPANDE-FLECK-FOAM泡沫铝材料模型,系统研究了泡沫铝密度对填充管吸能性能的影响。研究发现填充管的吸能量与泡沫铝的密度呈二次曲线关系,比吸能与泡沫铝密度呈线性关系。同时,对泡沫铝填充管的变形模式和内在机制也做了初步的分析。     

泡沫铝填充金属波纹板耦合增强机理研究

将闭孔泡沫铝填充到空心金属波纹板孔隙当中即可获得泡沫铝填充波纹板结构,对其准静态压缩吸能特性进行实验表征。研究表明,泡沫铝填充波纹板其压缩应力远高于泡沫铝与空心波纹板二者单独压缩应力之和,表现出明显的耦合增强效应,其单位质量峰值抗压缩强度及单位质量能量吸收率(SEA)可分别高达对应空心结构的6.3及14.8倍,即使和泡沫铝相比,其SEA仍可提高50%以上。进一步通过对空心波纹芯体结构的屈曲变形模式研究表明,泡沫铝的填充给予了波纹芯体单元足够强的横向支撑,使其变形模式转变为空心结构难以产生的更加高阶的屈曲变形模式,屈曲波长变短,产生耦合增强效应。     

泡沫金属的尺寸效应和约束条件下的压缩性能

通过准静态单轴压缩和径向约束轴向压缩实验,研究了闭孔泡沫铝的尺寸效应,分析了试件尺寸(直径和高度)和密度对泡沫材料力学性能的影响。结果表明：单轴压缩时闭孔泡沫铝力学性能具有较为明显的尺寸效应,而径向约束轴向压缩时闭孔泡沫铝的尺寸效应不明显。两种加载情况下,密度都对闭孔泡沫铝的力学性能有着明显的影响。与单轴压缩相比,径向约束轴向压缩时闭孔泡沫铝的屈服应力和平台应力随密度的变化更为显著。     

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。     

诱导孔对铝合金薄壁梁轴向压缩变形行为的影响

以6063铝合金薄壁梁结构为研究对象,采用准静态轴向加载的方式,借助WAW-E600型微控万能试验机,探明诱导孔结构对铝合金薄壁梁压缩变形行为与吸能性能的影响规律。研究表明:单排诱导孔能够使试样的变形模式由欧拉模式转变为混合模式,提高试样变形的稳定性,降低载荷峰值,吸能性能增加26.78%。多排诱导孔的位置与尺寸对薄壁梁的变形有较大影响,试样中部的诱导孔会降低结构稳定性,使试样失稳以欧拉模式变形为主,其载荷水平及吸能性能均较低;尺寸呈梯度变化的诱导孔能够使试样发生手风琴模式的变形,试样顺序压溃,载荷波动平稳,吸能性能较高;大尺寸诱导孔会使试样在局部发生剪切变形并逐层顺序压溃,其载荷平稳,是一种新的变形模式。通过实验数据对比,系统研究诱导孔尺寸对临界载荷的影响规律,并基于线形回归理论,建立铝合金薄壁梁结构临界载荷与截面惯性矩之间的定量关系。     

泡沫ZL104合金中的密度梯度对压缩性能的影响

采用渗流铸造法制备开孔泡沫ZL104合金和泡沫工业纯铝，对制备的两种泡沫铸块中不同部位的密度进行了检测，发现其中存在着自上而下的密度梯度，先凝固与后凝固部位之间的密度差异较显著。另外，对不同密度的泡沫ZL104合金及泡沫纯铝进行了压缩试验，结果表明：密度对压缩力学性能和吸能性具有显著影响；泡沫ZL104合金的密度低于泡沫纯铝，但其压缩力学性能和吸能性均比后者高。     

变壁厚吸能盒轴向载荷下压溃实验

以碰撞吸能部件——吸能盒为研究对象,利用差厚板制成不同截面形状的新型变壁厚吸能盒,通过控制壁厚变化来控制压溃顺序和吸能增量,取消了原有诱导槽的设计和加工工序。通过压溃实验对其在轴向载荷下的压溃过程进行实验研究,选取失效模式、初始峰值、平均载荷和比耗能4个指标,研究了截面形状对变壁厚吸能盒变形行为的影响。研究结果发现:变壁厚管的截面边数越多,周向受力越均匀,失效模式就越倾向于对称模式,变形越稳定;平均载荷和比耗能等参数随着截面边数的增加而加大;管截面对称程度高时压溃的初始峰值较大。     

应变率和温度对TC4_网/Al复合材料动态压缩性能的影响规律

以TC4钛合金纤维为增强体，5A06铝合金为基体，采用压力浸渗法制备二维连续纤维网增强铝基复合材料(TC4_网/Al)。利用万能材料试验机和分离式霍普金森压杆对TC4_网/Al复合材料分别进行准静态压缩和动态压缩，研究复合材料在室温和高温下的压缩性能。结果表明：该复合材料不论在室温还是高温均表现为正向应变率效应。对复合材料进行准静态压缩(应变率≤1 s~(-1)),当试验温度≤100℃时，试样均沿与轴向约呈45°方向的斜面发生破坏；试验温度≥250℃时，试样没有破坏而发生鼓肚变形。动态压缩(应变率为1500 s~(-1))时，无论在室温还是高温下，该复合材料均未发生破坏。     

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.     

发泡参数对粉末冶金制备泡沫铝显微组织和压缩性能的影响（英文）

使用廉价CaCO_3作为发泡剂,采用粉末压块熔炼工艺制备单胞间具有通道的半开孔泡沫铝。将铝和CaCO_3粉末混合物冷压缩成在空气气氛和一定温度下发泡的致密圆柱形前驱体。研究前驱体压缩压力、发泡剂含量、发泡温度和发泡时间对所得泡沫铝显微组织、线膨胀率、相对密度和压缩性能的影响。结果表明,所得泡沫铝的显微组织分布均匀,晶粒尺寸小于100μm,具有半开孔结构,相对密度为55.4%~84.4%%。随着压缩压力(127~318)的增大,当发泡剂含量为15%(质量分数)时,泡沫铝的线膨胀率、压缩强度和紧实应变增大。当发泡温度从800°C升高到1000°C时,除压缩强度和相对密度外,泡沫铝的其他参数都增大。研究结果表明,最佳发泡温度和发泡时间分别为900°C和10~25 min。     

磁脉冲胀形管件材料本构参数识别方法

磁脉冲自由胀形后的管件沿轴向材料分布不均匀,且由于其特殊的几何形状无法通过单向拉伸试验获取其材料参数。为获取磁脉冲胀形管的材料参数,提出了一种基于显微压痕试验的磁脉冲自由胀形管件材料参数的获取方法,整个材料参数获取过程包括显微压痕试验、显微压痕试验有限元模型的建立及验证和基于多岛遗传算法(MIGA)的计算反求3部分。通过显微压痕试验获取胀形管轴向不同位置点处的载荷-侵入量曲线,然后通过改变显微压痕有限元模型中的材料参数使仿真得到的载荷-侵入量曲线不断逼近试验的载荷-侵入量曲线,当两曲线在最小二乘意义上达到误差最小时,由仿真得到的材料参数即被认为是真实的材料参数。最后,将反求得到的不同位置点的材料参数整体代入到磁脉冲自由胀形管轴向压溃仿真中,通过比较轴向压溃仿真与轴向压溃试验的变形模式以及力-位移曲线、峰值力、平均力、总吸能等参数来验证参数的准确性。     

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...     

石膏型渗流制备泡沫铝填充圆管压缩行为研究

采用石膏型渗流制备开孔泡沫铝并填充到薄壁圆管,制成泡沫铝夹心管。通过准静态压缩试验研究了泡沫铝夹心管的压缩行为。结果表明：采用石膏型渗流法制备的泡沫铝孔隙率在85%左右,其压缩变形阶段可分为弹性段、塑性平台段和致密化段;空心圆管的压缩行为与其本身的结构参数有关;泡沫铝夹心管的力学性能与吸能能力比空心圆管和泡沫铝有了一定的提高,且石膏型渗流法所制泡沫铝夹心管质量较轻。     

梯度纳晶镍拉压不对称性分子动力学研究

基于分子动力学模拟研究了在拉伸和压缩载荷下梯度纳晶镍的力学性能和微观变形机制。结果表明，梯度纳晶镍在压缩载荷下的平均流动应力大于拉伸载荷下的平均流动应力，反映出较为明显的拉压不对称性，同时拉压不对称性随着晶粒尺寸梯度的增大越发明显，在晶粒梯度为0.230时，应力拉压不对称性达到最大，此后随晶粒梯度的增大而逐渐减小。通过统计发现，梯度纳晶镍在变形过程中位错运动和位错密度也存在拉压不对称性。进一步定量分析得知，位错密度拉压不对称性随晶粒梯度的变化趋势与平均流动应力的应力拉压不对称性一致，证实了位错运动是导致应力拉压不对称性的直接原因。     

泡沫铝填充金属波纹夹芯梁弯曲破坏模式研究

为了提高金属波纹结构的承载效率,充分发挥泡沫铝在能量吸收方面的优势,本文设计了泡沫铝填充金属波纹三明治夹芯梁。针对波纹结构各向异性的特点,本文对其横向和纵向两个方向在三点弯曲载荷作用下的力学响应及破坏模式进行了试验研究。研究表明,泡沫铝的填充可以有效改变金属波纹夹芯梁的弯曲破坏模式,其弯曲刚度和峰值载荷均得到了大幅提升。和横向弯曲相比,金属波纹夹芯梁在纵向弯曲时具有更强的承载能力,且泡沫铝填充的增强效果更加显著。纵向弯曲时载荷在达到峰值后并不会突然下降而是呈现出很长的平台区,表现出更强的后屈曲承载能力。