泡沫铝填充6082-T6铝合金圆管构件轴压力学性能

薄壁金属构件与吸能泡沫材料组合形成的复合构件具有优越的耗能性能,本文将泡沫铝填充至6082-T6高强铝合金圆管中作为建筑结构中的耗能复合构件。为获得泡沫铝填充6082-T6铝合金圆管在轴压荷载下的响应特征、破坏机理及耗能性能,进行了20组不同径厚比和高径比的铝合金空管以及泡沫铝填充复合管的轴压试验。构件表现出3种破坏模式:劈裂破坏、叠缩劈裂破坏、叠缩劈裂+不规则变形破坏。填充泡沫铝能够有效改善构件在轴压荷载下的变形能力,避免其发生不规则变形破坏,并提高构件耗能能力。基于有限元分析平台LS-DYNA提出了合理的有限元建模方法并开展了参数分析,结果表明:构件峰值承载力与吸能能力均随壁厚和管径的增大而增大。当高径比增大时构件在轴压荷载下发生失稳破坏,而填充泡沫铝后构件发生失稳破坏的临界高径比增大。     

闭孔泡沫铝结构参数对其压缩性能影响的有限元分析

在准静态条件下,用ABAQUS有限元软件对闭孔泡沫铝的压缩行为进行了有限元模拟,讨论了结构参数对其压缩力学性能及能量吸收的影响。结果表明:在准静态条件下,当孔隙率相同时,泡沫铝材料的屈服平台应力随着孔径的增大而减小;泡沫铝中孔洞的联通结构和大孔缺陷对屈服平台应力影响不大;泡沫铝材料的屈服平台应力随着孔隙率的增大而降低;当孔隙率为60%时,材料单位质量吸收的能量最多。     

内部缺陷对闭孔泡沫铝压缩性能影响的有限元分析

泡沫铝是由铝或铝合金骨架及大量气泡构成的新型金属材料,其压缩性能在很大程度上受其内部缺陷及结构参数的影响.本文通过构建闭孔泡沫铝三维模型并应用Deform-3D软件对其准静态压缩变形过程进行数值模拟计算,讨论了结构参数及内部缺陷对其压缩性能的影响.实验结果显示:在准静态压缩过程中,随着孔隙率的增大闭孔泡沫铝的屈服平台应力逐渐减小;而在孔隙率相同的条件下,其平台应力随孔径的增大而减小;裂纹、大孔洞等缺陷会在一定程度上降低泡沫铝的力学性能,且应力一般集中在缺陷处.闭孔泡沫铝压缩过程中的变形主要以平行于加载方向的孔壁压缩变形为主,在胞壁的交界处应力相对集中,随着载荷的增加,这些交界处会发生塑性屈服或者断裂失效.     

基于渗流法的泡沫铝细观结构模型研究

泡沫铝能在较低的流动应力下产生较大的塑性变形,是一种优异的缓冲吸能材料.渗流法是目前较成熟的工业化生产开孔泡沫铝的方法之一,基于该方法的工艺流程,采用蒙特卡罗法和重力堆积法建立了泡沫铝的细观结构模型.结合SPH算法在应变率范围为10~10 000s-1内对泡沫铝的压缩行为进行数值模拟,并分析了泡沫铝的变形失效模式.结果表明:基于渗流法的数值模拟方法可以反映泡沫铝的动态压缩过程,并且高应变率下泡沫铝的变形模式与中低应变率相比存在明显的差异.     

填充泡沫铝防护结构的超高速撞击数值模拟

模仿泡沫金属的生产原理建立了泡抹金属微结构几何模型,结合自编的光滑质点流体动力学程序进行了超高速撞击数值模拟,分别对6种形式的填充泡沫铝防护结构进行了仿真计算,比较了其撞击极限性能.结果表明当泡沫铝处于适当的位置时,填充泡沫铝结构的防护性能优于相同面密度的填充实心铝板结构.通过不同防护结构碎片云特性参数的对比分析表明,...     

含泡沫铝防护层钢筋混凝土板的抗爆性能研究

为了研究多孔吸能材料泡沫铝对结构的防护作用,采用LS-DYNA软件对自由空气中5 kg Pentolite炸药爆炸作用下含泡沫铝防护层钢筋混凝土板的动力响应进行了数值模拟,比较分析了不同厚度泡沫铝的防护效果.结果表明,随着泡沫铝防护层厚度的增加,钢筋混凝土板的挠度变形显著减小,受到的冲击加速度幅值衰减较大,泡沫铝防护层能够有效提高钢筋混凝土板的抗爆性能;当泡沫铝防护层增加到一定厚度时,对爆炸冲击波的衰减效果不再明显.钢筋混凝土板的泡沫铝防护层厚度存在一个合理的设计值,对不同的结构进行防护设计时,需要进行相应的计算分析.     

高孔隙率闭孔泡沫铝压缩力学性能试验研究

通过高孔隙率闭孔泡沫铝的准静态压缩试验,研究了不同孔隙率对其压缩力学性能的影响.试验结果表明,高孔隙率闭孔泡沫铝呈现出明显的3阶段受力特性.在试验的基础上,提出一种可反映该类构件主要压缩受力行为的三折线简化模型,研究了关键受力特征点的确定方法,分析了孔隙率对关键受力特征点相应关键参数的影响规律,基于统计回归分析建立了孔隙率和各特征点关键参数的量化关系,可为进一步明确高孔隙率闭孔泡沫铝的压缩力学行为提供重要参考.     

滚石冲击闭孔泡沫铝夹芯板耗能缓冲机理研究

在山区构筑物外表面覆盖一层缓冲材料能有效减小滚石冲击危害,达到保护工程结构的目的。为此,将泡沫铝作为一种耗能缓冲材料引入滚石灾害冲击领域,并将其与钢板组合为夹芯板结构,采用静力压载试验及动力有限元对滚石冲击泡沫铝夹芯板动力响应进行分析,揭示泡沫铝夹芯板耗能缓冲作用机理。结果表明:泡沫铝及夹芯结构在进入屈服强度后有较宽的耗能缓冲平台,可吸收大量冲击能量;同时夹芯板结构可有效降低被保护物结构挠度变形,伴随夹芯钢板厚度不断增大,垫层冲击坑深度不断降低,被保护结构中心点变形有较明显下降,但过大的钢板厚度使得泡沫铝夹芯板整体刚度增强,反而不利于泡沫铝夹芯板能量耗散。因此,在泡沫铝缓冲垫层结构设计时,应综合考虑被保护物结构所容许的变形量及承受冲击力双重控制指标。     

铝／硅橡胶交织复合材料压缩力学行为的研究

制备了铝／硅橡胶交织复合材料，并对其进行静态压缩实验，分析了其压缩力学行为及吸能性．铝／硅橡胶交织复合材料的压缩应力-应变曲线呈现双阶段平台的特征，平台区总的长度远大于与复合材料中相同结构参数的泡沫铝压缩曲线上的平台区长度，且压缩曲线没有明显的压实区．在相同的应力峰值下，铝／硅橡胶交织复合材料的压缩吸能性和吸能效率均高于参数相同的泡沫铝，因而可作为性能优异的吸能材料．     

上压渗流铸造法制备泡沫铝

采用上压渗流铸造法,利用盐粒和陶瓷网作为预制体,制备了开孔泡沫铝和闭孔泡沫铝,并对其孔隙率、透气性和显微硬度等性能进行了测试、分析．研究结果表明,上压渗流铸造法可制备出孔隙率高、透气性好的泡沫铝,且开孔泡沫铝的孔隙率都大于闭孔泡沫铝,而闭孔泡沫铝的硬度高于开孔泡沫铝．通过分析制备工艺参数发现,模具和预制体的预热温度在400～500℃、浇注温度在750—780℃、充型压力不超过0．5MPa时,可制备出性能良好、结构完整的泡沫铝．     

泡沫铝叠片的压缩性能与高 gn 值冲击吸能研究

对不同密度、孔隙率、孔径的泡沫铝叠片进行了静态压缩试验, 通过试验现象和结果研究了泡沫铝叠片的缓冲吸能本领. 对采用泡沫铝叠片保护侵彻过程中弹载存储测试电路模块进行了初步的理论分析. 实验和理论研究表明 泡沫铝叠片在准静态下具有良好的缓冲性能, 利用它对测试电路模块进行保护是可行的.     

泡沫铝叠片的压缩性能与高gn值冲击吸能研究

对不同密度、孔隙率、孔径的泡沫铝叠片进行了静态压缩试验，通过试验现象和结果研究了泡沫铝叠片的缓冲吸能本领．对采用泡沫铝叠片保护侵彻过程中弹载存储测试电路模块进行了初步的理论分析．实验和理论研究表明：泡沫铝叠片在准静态下具有良好的缓冲性能，利用它对测试电路模块进行保护是可行的．     

泡沫钼材料的吸能特性研究

采用静态力学法、分析了中等密度、低孔隙率的泡沫钼静压全程加载-卸载特性曲线。研究了在不同初始密度下该材料的静压吸能特性。计算表明，泡沫钼在静压过程中具有较高的吸能量，吸能效率较高。但预压后的泡沫钼吸能量和吸能效率均有所下降。     

新型多功能材料泡沫铝的结构性能及前景展望

泡沫铝按结构分为泡状铝和多孔铝两类,它是一种新型的多功能泡沫材料,同时具有金属和气泡的多种优良性能．被广泛地应用在建筑、交通运输等行业中。今后应加大对泡沫铝力学性能的研究,深入探讨其结构形态与阻尼特性之间的关系,研究具有大内耗和功能结构一体化的新型阻尼泡沫铝材料。     

压下率对泡沫铝夹层板制备的影响

以空气雾化的AlSi 12合金粉和TiH2粉末为原料,采用粉末包套轧制法成功制备出泡沫铝夹层板.通过对包套轧制进行了理论分析,结合SAYN-CG90数码相机、扫描电镜（SEM）和显微硬度仪等检测方法,系统研究了不同压下率对制备预制体的致密度和界面结合,以及泡沫铝夹层板泡孔结构的影响.结果表明：当压下率为70%的时候,可以获得表面平直、完整,粉体均匀、致密的预制坯,并且实现面板与芯层的有效结合,最终获得泡孔结构完整和均匀的泡沫铝三明治板.     

泡沫铝的孔隙结构及透流特性

研究了加压渗流法制备的泡沫铝的孔隙结构特征，测定了泡沫铝试件在一定流量下的过滤效率、过滤阻力及渗透系数，分析了孔隙结构（孔径，孔隙率）及试样厚度对泡沫铝透流性能的影响；证明所研制的泡沫铝具有过滤效率高、过滤阻力小及渗透系数大的特点，其透流性能优良。     

工艺因素对铜-铝-铜复合板界面结合的影响

为了减轻导电材料的结构质量,在铝板两侧放置铜带制备出一种铜-铝-铜复合结构,采用冷轧工艺进行轧制成形.系统研究了轧制压下率和轧前表面处理对轧制复合效果的影响,对铜-铝-铜复合板结合界面进行了观察,分析了退火对结合界面的影响.结果表明,随着压下率的增加,复合板的剥切力增加.改变铜带厚度时,复合板的剥切力随铜铝厚度比的减小而增大.当铝板厚度为12 mm、铜铝厚度比为0. 06时,轧制复合效果最佳.冷轧复合前处理影响因素中,刷拭处理对复合效果影响最大,铜铝软化退火处理次之,酸碱洗处理影响最小.复合板结合界面在轧制后发生了互扩散.在250℃下进行不同时长退火时,复合板中形成了明显的扩散层.当退火时间为50 h时,复合板中出现了两层扩散层,扩散层厚度随退火时间的增加而增加.     

冲击荷载作用下内嵌泡沫铝耗能节点试验

为吸收爆炸时产生的爆炸能量以及减少建筑物所受到的爆炸荷载,提出一种连接防爆幕墙和建筑物的内嵌泡沫铝新型耗能节点.通过冲击试验对这种节点的耗能性能进行试验研究,探究了泡沫铝填充、折板厚度等参数对此节点构件耗能性能的影响.试验结果表明:冲击过程中泡沫铝填充的耗能节点试件,其受压阶段包括弹性、塑性和致密化阶段,可通过钢折板塑性变形以及泡沫铝受压密实过程实现冲击能量的吸收与消耗,而无泡沫铝填充的节点试件仅依靠折板塑性变形转动耗能.在试验结果基础上,利用LS-DYNA有限元软件建立了耗能节点构件的精细化有限元模型,并对冲击试验结果进行了验证,得到了吻合程度较好的力-位移曲线.试验和有限元分析表明,内嵌泡沫铝新型节点构件耗能性能优良,泡沫铝填充可以明显改善此类耗能节点的耗能性能.     

泡沫混凝土填充圆钢管的轴压力学性能

采用试验和有限元模拟方法,研究泡沫混凝土填充圆钢管构件在轴压荷载作用下的力学性能. 通过轴压试验,分析短柱构件的耗能能力和长柱构件的轴压承载力,短柱构件发生叠缩破坏变形模式,耗能能力随着泡沫混凝土密度的提高而显著增强,长柱构件发生整体失稳破坏,稳定承载力随着泡沫混凝土密度的增大而增大. 基于ABAQUS的Explicit求解器,建立泡沫混凝土填充圆钢管构件的数值模型,获得的模拟结果与试验结果吻合良好. 开展参数分析,讨论径厚比、长细比及填充泡沫混凝土密度等因素对长柱构件承载能力的影响. 研究结果表明：长柱构件的稳定承载力随着长细比和径厚比的增大而减小,随着填充的泡沫混凝土密度的增大而增大. 基于Perry-Robertson公式,推导了泡沫混凝土填充圆钢管长柱构件的稳定承载力公式. 预测结果表明,该公式能够很好地预测长柱构件的稳定承载力.     

铝泡沫和石墨泡沫强化石蜡相变传热的数值模拟

针对有机相变材料石蜡导热系数低的问题,通过添加多孔介质的方法以强化石蜡相变传热,并运用CFD软件对石蜡相变传热系统进行二维数值模拟.模拟结果表明:铝泡沫和石墨泡沫都能有效提高相变材料传热速率,铝泡沫的强化传热效果明显高于石墨泡沫的传热效果.随着孔隙率减小,多孔介质/石蜡复合材料的有效导热系数增大,传热速率加快,凝固需要的时间缩短.并且,孔隙率越小,经过相同凝固时间,装置内对应点温度越低.