开孔泡沫铝的压缩与吸能性的研究

对渗流法制备的开孔结构泡沫铝进行准静态压缩实验, 测试了其压缩应力-应变曲线, 研究了开孔泡沫铝的准静态压缩力学行为及其吸能性。实验结果表明:开孔泡沫铝的压缩过程具有明显的三阶段变形特征, 即弹性段、塑性平台段和压实段, 并且在塑性段呈现出明显的应变强化现象;随泡沫铝孔径的增加, 屈服强度上升, 泡沫铝的吸能量上升而吸能效率却随孔径增大而基本保持不变。     

基体对泡沫铝压缩行为与吸能性的影响

研究以工业纯铝、高强度铝镁合金及高含锌量脆性铝锌合金为基体的泡沫铝压缩行为。结果表明，基体性能对泡沫铝的压缩行为和吸能性有显著影响。不同基体性质泡沫铝的压缩过程均出现三个明显的变形区域，但变形行为不同。以高塑性工业纯铝为基体的泡沫铝表现出典型塑性泡沫特征和较低坍塌屈服强度，高强度脆性基体的铝锌泡沫呈现典型的脆性泡沫特征和较高弹性模量及屈服强度，相同应变量的吸能量和吸能效率均明显高于另外两种泡沫铝。     

防冲支架的核心吸能构件设计与吸能性能研究

为了解决巷道液压支架在冲击地压发生时结构失效以及立柱折损的问题,设计了一种能够快速变形让位、吸收冲击能的构件,用于门式吸能防冲液压支架中,从而保护液压立柱不损坏并且支架结构不失效。对吸能构件的构型进行设计并且研究了其吸能性能。首先,基于门式吸能液压支架的防冲功能提出吸能构件在承载力、反力变化、吸能方式、吸能量以及稳定性5个方面的性能要求。然后对吸能构件的构型设计及其吸能原理进行了详细论述,并结合数值模拟对构件的屈曲吸能机理进行了分析。最后通过室内实验,研究了1∶1吸能构件的力学性能,实验结果表明:吸能构件承载力均值为2 428 kN;后屈曲反力变化相对比较平稳;压缩量达50%时吸能量均值为357 kJ;吸收能量都转化为构件不可恢复的变形能;屈曲过程稳定且与数值模拟结果非常接近。     

泡沫铝的单向压缩行为及其吸能性

在SUNS电子万能材料试验机上对国产工业用泡沫铝材料进行准静态单向压缩试验，分析试件尺寸、材料相对密度及泡孔尺寸对材料静态压缩性能及吸能性能的影响。结果表明，在准静态条件下，泡沫铝泡孔孔径越大，弹性模量与塑性模量越小、屈服强度越大．但当相对密度超过32％后，塑性压垮强度却因泡孔孔径增大而降低，弹性模量在相对密度约为30％时出现拐点。孔径大吸能效率高。试件高度减小，压缩应力-应变曲线中的塑性平台长度缩短，且当试件高度小于10mm肘，塑性压垮强度明显提高。理想吸能效率最大值随试件高度增加而提高。泡沫铝微结构中的微缺陷引起材料压缩性能的降低。     

稀土泡沫铝合金真空吸铸工艺的研究

采用真空吸铸工艺制备稀土泡沫铝合金,研究了新工艺下填料粒子预热温度、熔体铸造温度、真空度及填料粒子粒径对渗流长度的影响.结果表明,真空度、浇注温度及填料粒子预热温度是影响真空吸铸工艺渗流长度的主要因素,随着真空度的增大及浇注温度、填料粒子预热温度的升高,泡沫铝的渗流长度增长;粒径对渗流长度的影响相对较小.在铝液的铸造温度730℃、填料粒子的预热温度为440℃、真空度0.04~0.06 MPa条件下,采用真空吸铸工艺制备出的稀土泡沫铝合金的氧化烧损较少,稀土元素的烧损均小于5%.     

矿用缓冲吸能装置的优化与实验

为解决巷道液压支架让位吸能缓冲效果差的问题,通过结构分析以及相似计算的方法对缓冲装置进行了结构上的优化,将原有结构的卡销式改为卡箍式,降低了弹簧卡销部分占比空间,提高了液压立柱底座空间利用率。将单一刚体提供的支撑力改为内部填充泡沫材料作为吸能材料与刚体相结合来提供支撑力,分析了优化前后两装置的吸能效果,并且进行了3组实验来验证优化前后两装置载荷随位移变化的情况。理论分析表明:装置卡箍打开过程吸能量比原装置增加了3.9%;填充泡沫材料之后,吸能量增加了33.3%;总吸能量提高了22.6%,通过数据分析可见吸能效果与缓冲性能得到了明显地提高。研究分析表明:优化后装置初撑力明显增大,达到初撑力位移基本处于0.5 cm处,且波动稳定更加满足工程需要;卡箍打开过程吸能量增加了4.3%;泡沫材料吸能量增加了30.5%;总吸能量增加了21.2%;平稳阶段载荷波动系数下降9.3%;缓冲效果冲量提高21.6%;最大载荷波动值下降一半以上。优化之后缓冲装置所受冲击载荷大部分可作用于吸能材料,并且吸能材料可以方便地取出更换。相对于原装置提高了装置的使用寿命。吸能缓冲装置与填充材料组成的刚-柔耦合支护体系可有...     

镀铜碳纤维增强铝基泡沫材料准静态压缩力学性能及吸能特性

采用熔体发泡法制备镀铜碳纤维增强铝基泡沫材料,研究泡沫铝试样准静态压缩力学性能及吸能特性。结果表明,铝/碳纤维复合泡沫材料的平台应力随相对密度的增加而增大,碳纤维含量越高,平台应力增大的速度越快,试样最大的屈服强度可达9.51 MPa。密度对试样吸能效率和平台段吸能量同样有影响,对于相同碳纤维含量的试样,密度越大,能量效率峰值对应的应变值越小,单位体积泡沫铝在平台段的吸能量越高,增加碳纤维含量,会使吸能量随密度增加而升高的趋势变得更加明显。     

钢球直径对钢球摩擦吸能器吸能性能的影响

摩擦吸能器用于在凿岩机性能测试时模拟实际的工作环境。采用Recurdyn和EDEM建立了吸能器耦合仿真模型,研究钢球直径对钢球摩擦吸能器吸能效果的影响。结果表明填充球直径通过改变孔隙率影响能量反射率,孔隙率与能量反射率负相关。在给定条件下,球体直径为φ7 mm时具有最低的能量反射率0.267,但此时能量反射率波动较大,填充球直径等于φ6 mm时波动很小,且具有较小的能量反射率0.281为最佳选择。     

镀铜碳纤维增强铝基泡沫材料准静态压缩力学性能及吸能特性研究

采用熔体发泡法制备了镀铜碳纤维增强铝基泡沫材料,并对泡沫铝试样开展了准静态压缩力学性能及吸能特性研究。结果表明,铝/碳纤维复合泡沫材料的平台应力随相对密度的增加而增大,碳纤维含量越高,平台应力增大的速度越快,试样最大的屈服强度可达9.51MPa。密度对试样吸能效率和平台段吸能量同样有影响,对于相同碳纤维含量的试样,密度越大,能量效率峰值对应的应变值越小,单位体积泡沫铝在平台段的吸能量越高,而增加碳纤维含量,会使吸能量随密度增加而升高的趋势变得更加明显。     

冲击地压薄壁圆管吸能构件仿真与试验研究

针对新型螺旋式抗冲击装置中的吸能构件,建立薄壁圆管镂空结构的有限元模型,利用试验对薄壁圆管镂空结构的吸能特性仿真结果进行验证。根据试验验证的模型参数,研究了薄壁圆管竖条结构的竖条数量及长度对其轴向静态压溃屈曲变形、初始峰值力、弹性阶段位移、平均支反力、吸能量、支反力均方差的影响。根据研究规律及防冲立柱实际工况设计薄壁竖条构件并试验,为后续现场冲击地压试验提供依据。研究表明：诱导结构在不改变薄壁圆管材料、厚度及截面形状前提下,使构件的变形更加稳定,压溃屈曲变形形态可控|对于薄壁圆管竖条结构,随着竖条数量增加和竖条长度增加,其初始峰值力、弹性阶段位移减小、吸能量与平均支反力降低,支反力均方差减小。     

不同基体泡沫铝材料的吸能特性研究

对开孔泡沫铝、闭孔泡沫铝硅和闭孔泡沫铝铜材料进行了准静态压缩实验。研究了泡沫铝材料的准静态压缩力学行为及吸能机制,分析了相对密度和试件高度对泡沫铝吸能特性的影响。     

不同热处理下2024铝合金摩擦磨损行为和机理研究

采用单因素法,通过GCr15钢球与2024铝合金进行干滑动摩擦磨损实验,研究载荷和滑动速度变化对2024铝合金的摩擦磨损性能的影响,并通过磨损率、摩擦系数以及表面磨损形貌对T4和T6态2024铝合金的磨损机理进行对比分析。实验结果表明载荷和滑动速度对平均摩擦系数影响不明显,在低载荷低滑动速度下摩擦系数存在较大波动,随载荷和滑动速度提高,摩擦系数逐渐趋于平稳,T6态铝合金平均摩擦系数低于T4态;磨损量随载荷和滑动速度增加呈现非线性增加关系,磨损率随载荷和滑动速度增加而降低,磨损速度降低,T6态铝合金的磨损量和磨损率均低于T4态;在低载荷低滑动速度下主要发生黏着磨损,随载荷和滑动速度提高,磨粒磨损和疲劳剥层磨损成为主要磨损形式。整体而言T6态2024铝合金耐磨性能优于T4态。     

稀土La对2024铝合金铸态组织的影响

制备了稀土La添加量分别为0、0.1%、0.2%、0.3%的2024铝合金, 通过X射线衍射、金相、扫描显微组织分析和力学性能测试, 研究了La对2024铝合金铸态组织与性能的影响。研究结果表明 随着La的添加, 2024铝合金铸态组织逐渐细化, 当La添加量为0.2%时, 铸态晶粒尺寸达到80 μm;当继续提高La添加量时, 合金的铸态组织会逐渐粗化;La的添加在2024铝合金中生成了第二相, 并以化合物的形式在晶界处存在。     

粉末冶金Ni—Cr—W—Co—Fe—C高温合金的制备

真空熔炼的Ni-Cr-W-Co-Fe-C合金是一种性能优良的高温,但其价格较贵难以广泛应用,探索了以粉末冶金方法制备这种高温的可能性,用此法可大大降低生产成本,对工业生产有指导意义。     

航空2024铝合金VIC-3D静载分析和疲劳试验VIC-3D Static Analysis and Fatigue Test of 2024 Aluminum Alloy 陈亚军 黄彦 薛程丹 洪建国

为系统研究航空2024铝合金的力学性能,首先通过VIC-3D技术测量静态拉伸全场二维应变及应力,其次基于航空载荷谱进行动态载荷疲劳试验。VIC-3D结果表明,利用Y方向应变随时间变化云图,可以探究裂缝出现及发展规律;采用运输类飞机下翼面标准载荷谱TWIST,疲劳试样在第34周循环,总第169973次循环后发生疲劳断裂。利用扫描电子显微镜对试件断口进行观察,疲劳断口可观察到疲劳源区、疲劳裂纹扩展区及瞬时断裂区,并呈扇形向外扩展。疲劳裂纹萌生于试件表面;裂纹扩展区二次长裂纹方向和裂纹扩展方向垂直,并存在疲劳辉纹;瞬时断裂区呈现出塑性断裂韧窝状形貌,局部存在冲击面形貌。     

不同D/t比例对空心铝管材料能量吸收和塑性破坏的影响

本研究主要针对设备中带有铝管材料,同时铝管材料的能量吸收和塑性破坏能力对设备运转的精度和效率产生巨大的影响。因此,以借助最近研究的滑靴副摩擦磨损试验机中空铝管材料6061-T4为载体,提取对空铝管在三点准静态横向载荷的作用下其塑性破坏程度和能量吸收大小的研究。以三点准静态下不同跨度尺寸为研究试点,提出两种试验理论和运用铝管拉伸试验机ISTRON-8801进行试验分析。结果表明：经过横向标准三点处弯曲加载的圆形铝管结构经历了三个塑性变形阶段：起皱阶段—起皱与弯曲阶段—结构崩溃阶段。并且在恒定跨度长度中,铝管随着不同直径/厚度(D/t)比例(12.48、22.54、27.50和36.32)的增加,所吸收的应变能量也会增加;管子承受的最大载荷也随着D/t比例的增加而增加。同时发现管子在皱缩阶段时吸收能量大小会受D/t比例的变化产生很大影响。     

稀土La对6063铝合金组织与时效性能的影响

用硬度(HB、Hv)测试仪、差示扫描量热仪(DSC)、X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等方法研究稀土La对6063合金铸态组织、力学性能、时效性能及时效序列的影响.结果表明,稀土La对合金铸锭枝晶组织有明显的细化作用,添加适量的La有利于合金力学性能和改善,并且稀土的加入并没有改变合金的析出顺序,但随着稀土含量的提高,稀土La会消耗大量的Si,并在合金中形成粗大的AlFesiLa化合物,抑制了中间沉淀析出相β″和β′析出,使强化相Mg_2Si减少,反而使合金力学性能降低.     

热处理对2124铝合金热轧厚板组织与性能的影响

通过室温拉伸性能测试和DSC、TEM分析, 对2124铝合金40 mm厚板的热处理制度进行了研究。研究结果表明, 合金主要强化相为S'和θ'过渡相; 合金的适宜固溶温度为495～500 ℃, 固溶时间为80～100 min; 适当提高固溶温度或延长固溶时间, 合金中过剩相的溶解程度增大, 提高了合金的固溶程度, 从而提高合金的强度; 合金适宜的时效温度为185 ℃, 时效时间为12 h。     

热处理工艺对超高强铝合金组织与性能的影响

通过硬度、拉伸性能测试, 金相、扫描电镜、透射电镜观察, X 射线衍射分析, 研究了热处理工艺对新型电磁铸造合金(Al-9.0Zn-2.5～2.8Mg-2.0～2.4Cu-0.1～0.15Zr-0.224Ag)显微组织和性能的影响。结果表明:合金的峰时效制度为120 ℃/24 h。在峰时效条件下, 合金的抗拉强度达到730 MPa, 屈服强度达到705 MPa, 延伸率为8.8 %。合金有显著的时效硬化特性, 其强化机制主要是沉淀强化, 合金的主要强化相为GP 区和η′过渡相。合金的断裂形式为微孔聚集型韧性断裂。