闭孔泡沫铝缓冲性能及其变形失效机理研究

在闭孔泡沫铝的准静态压缩实验基础上,研究不同孔隙率下的力学性能和吸能性能,分析其压缩变形机理。结果表明,闭孔泡沫铝的压缩过程存在明显的3个阶段:线弹性阶段、塑性平台阶段和致密化阶段。随着孔隙率的增大,闭孔泡沫铝的屈服强度、弹性模量和压实应力均减小。在压缩过程中,吸能效率和理想吸能效率均是先上升后下降。孔隙率对吸能效率影响较大,对最大理想吸能效率影响不大。将理想吸能效率曲线和吸能效率曲线结合可以选择合适的缓冲材料,发挥其最佳吸能特性。闭孔泡沫铝在准静态压缩条件下有良好的塑性变形能力,变形呈逐层破坏的特征。     

铝硅闭孔泡沫铝吸声性能研究

利用熔体转移发泡法制备了不同孔隙率(厚度为20mm;孔隙率为67.3%、77.7%、80.4%、88.1%)和不同厚度(孔隙率为79.6%;厚度为10、20、30mm)的铝硅闭孔泡沫铝,运用驻波管法对其吸声性能进行了测试,对其吸声机理进行了探讨,并研究了孔隙率和厚度对其吸声性能的影响.结果发现铝硅闭孔泡沫铝吸声主要是通过亥姆霍兹共振器结构和孔壁微孔以及裂缝等来实现的,实验进一步证实其吸声特性曲线符合理论分析.铝硅闭孔泡沫铝的孔隙率和厚度对其吸声性能影响显著:吸声系数随孔隙率增加而增加;低频阶段,吸声系数随厚度的增加而提高,高频阶段,吸声系数随厚度的增加而下降,但整体吸声性能受厚度影响较小,只出现了最高吸声系数向低频处迁移的现象.     

闭孔泡沫铝压缩性能研究

闭孔泡沫铝作为一种新型多孔金属材料,被应用于各个领域,但其压缩力学性能受到孔隙率、孔洞结构参数、相对密度及材料基本力学性能等的影响,因此针对某闭孔泡沫铝企业研究出的一款新型产品,在确定其相关参数后进行10组试样的压缩力学试验,确定其应力-应变曲线,分析各段曲线意义和产生机理,并针对其特有的压缩力学性能,研究在外力作用下的吸能表现,为该型号的闭孔泡沫铝材料在各个行业中的应用提供技术支持和参考依据。     

闭孔EVA泡沫类静态缓冲性能的研究

目的 研究密度与应变率对闭孔EVA泡沫材料类静态缓冲性能的影响规律。方法 基于包装用缓冲材料静态压缩试验法和能量吸收图法,对密度为80、95、106、124和180kg/m³的闭孔EVA泡沫试样在不同应变率下进行类静态压缩试验,得到应力-应变曲线,基于此进一步处理得到相应的单位体积能量吸收、能量吸收效率、缓冲系数和最大比吸能等曲线,同时绘制试样类静态压缩过程中的能量吸收图。结果 闭孔EVA泡沫材料的密度越高,密实化应变越小,最大单位体积能量吸收越大;在压缩应变相同时,应变率越大,应力、单位体积能量吸收、能量吸收效率、最大比吸能越大;得到了5种密度闭孔EVA泡沫材料的本构方程和闭孔EVA泡沫材料的能量吸收图及其斜率与应变率的关系式;通过分析密实化应变与相对密度的关系,得到相关拟合公式。结论 密度与应变率对闭孔EVA泡沫材料的缓冲性能有着非常大的影响,在一定的应力水平下会有一个最佳的密度使得刚好能吸收完能量,并保护产品不破损,该最佳密度受应变率的影响,因此可以通过能量吸收图进行相关的缓冲包装优化设计。     

闭孔泡沫铝汽车覆盖件更轻、更安全

奥地利Metcomb Nanostructures公司称，闭孔泡沫铝已经应用于汽车上的轻量、高强覆盖件，以及鼓风机上。据说，Metcomb公司的纳米结构控制（Nanostructure Control）是唯一能控制泡沫性能和保证品质统一的工艺，这对要求性能的可测性和可预见性的汽车和国防工业方面的应用非常重要。     

闭孔泡沫Al-Cu填充铝合金薄壁管的低速冲击性能

目的 研究闭孔泡沫Al-Cu填充铝合金薄壁管在低速冲击载荷下的力学及吸能性能,探究泡沫Al-Cu与铝合金薄壁管之间的交互作用。方法 采用粉末冶金发泡法制备闭孔泡沫Al-Cu,并将其直接填充到铝合金薄壁管中,获得闭孔泡沫Al-Cu填充薄壁管(简称“填充管”)。采用万能电子试验机和冲击试验机对试样进行力学及吸能性能测试,采用VIC-3D系统和高速摄像机观察试样的宏观变形行为,采用扫描电子显微镜(SEM)分析试样的微观断口形貌。结果 在不同冲击能量下,泡沫Al-Cu具有较稳定的吸能特性。在相同位移下,较大冲击能量下的填充管能够吸收更多能量。与薄壁管相比,受冲击后填充管的形变较小且其冲击曲线更加平稳,表明泡沫Al-Cu芯材的填入能够增强变形稳定性及整体吸能能力。与泡沫Al-Cu相比,填充管受应变率影响较小,可在较宽应变率范围内稳定吸能,较高应变率下的冲击会导致泡孔发生脆性断裂。结论 填充泡沫Al-Cu芯材能够提高薄壁管受冲击载荷时的变形稳定性,两者之间的相互作用使填充管结构具有更好的吸能性能。     

高温处理后闭孔泡沫铝压缩性能及变形机理

目的 探究温度和孔隙率对闭孔泡沫铝材料压缩力学性能和变形机理的影响。方法 将孔隙率为84.3%～87.3%的泡沫铝试件在温度25～700 ℃内进行加热处理,对处理后的试样开展准静态压缩实验。结果 在准静态压缩条件下,闭孔泡沫铝材料在不同温度加热处理后的压缩应力–应变曲线均经历了3个阶段:弹性阶段、塑性平台阶段和密实阶段。孔隙率从87.3%减小到84.3%时,其弹性模量增大了44.4 MPa,屈服强度增大了0.39 MPa,平台应力增大了0.94 MPa。孔隙率为84.3%的泡沫铝,在25 ℃时,其弹性模量为141.4 MPa、屈服强度为4.25 MPa、平台应力为4.75 MPa;当加热温度为500 ℃时,弹性模量减小到了128.0 MPa、屈服强度减小到了4.22 MPa、平台应力减小到了4.51 MPa。结论 泡沫铝的弹性模量、抗压屈服强度和平台应力均随孔隙率的增加而减小;加热温度低于500 ℃以下时,泡沫铝材料力学性能变化很小,但屈服强度和弹性模量均小幅度降低;在压缩载荷下,泡沫铝的变形破坏模式呈现出先从试件铝基体较薄弱部分产生孔壁塑性变形、孔洞坍塌,并逐渐出现断裂压缩带,直至泡沫铝孔洞完全坍塌密实。     

短纤维增强复合泡沫弹性性能数值模拟

采用二元模型对短纤维增强复合泡沫(SFRSF)材料进行了简化模拟,考虑了纤维在空间中分布的随机性,并分别采用不同单元类型在不考虑网格匹配的情况下对纤维和基体单独进行网格划分。之后,采用改进的单元嵌入技术(EET)耦合纤维与基体的自由度,并引入杆单元模拟界面相,描述了材料内部纤维与基体的传载机制,从而建立了能反映材料细观结构的有限元数值模型。在此基础上,研究了碳纤维含量和长度以及空心微珠含量和壁厚对SFRSF杨氏模量的影响规律。结果表明,该数值模型对SFRSF杨氏模量的预测与实验值吻合较好。增加碳纤维的含量和纤维长度能够有效提高SFRSF材料的杨氏模量,适当增加空心微珠壁厚一定程度上可以增加其杨氏模量。     

球形孔通孔和闭孔泡沫铝合金的超声衰减性能

研究了球形孔通孔和闭孔泡沫铝合金在1 MHz～10 MHz的超声衰减性能.结果表明:泡沫铝合金的超声衰减性能决定于其孔结构;通孔泡沫铝合金的超声衰减系数α随着孔径d的减小、孔隙率Ps减小和比表面积Sv的增加而增大;闭孔泡沫铝合金的超声衰减系数α随孔径d的减小、孔隙率Ps的增加和比表面积Sv的增加而增大;当孔径d、孔隙率Ps相近时,闭孔泡沫铝合金的超声衰减性能优于通孔泡沫铝合金;在1 MHz～10 MHz二者是具有良好阻尼性能的轻质材料.其衰减机制为在弹性范围内超声应力波在具有大量孔隙界面的泡沫铝合金中的衰减.     

随机局部弹性与分批连续进货的随机存储模型

利用随机局部弹性的概念及运算法则,研究了分批连续进货并允许缺货的存储模型中,总费用对随机最高存储量与随机采购周期的局部弹性,给出了总费用弹性的联合概率密度的一般表达式,通过实例证明了当最高存储量与采购周期的分布特性已知时,总费用的弹性分布和弹性变化范围及弹性在该变化范围的可信度。     

酚醛泡沫力学性能及其密度-力学性能模型研究

以多聚甲醛代替甲醛溶液制备高固含可发性酚醛树脂,在70℃发泡制备酚醛泡沫材料,研究了表面活性剂、固化剂和发泡剂对泡沫的密度、力学性能的影响。研究结果表明,在表面活性剂添加量为12%,固化剂添加量为30%,发泡剂添加量为5%时,制备的泡沫性能较优。通过Gibson-Ashby提出的泡沫塑料的力学性能与密度的关系模型,创建酚醛泡沫密度-力学性能模型,结果表明泡沫力学性能与密度呈现良好的指数关系,且间接拟合和直接拟合2种方法得出的模型指数基本相符。     

Separable Model Calculations for the Anisotropic Properties of MgB2

The Migdal–Eliashberg equations are solved using the separable model for the electron-phonon coupling and the Fermi velocity. We show that this very simple model is capable of describing particular properties of superconducting MgB₂ and is, therefore, very convenient to discuss the specific effects of anisotropy. The temperature dependence of the specific heat, the upper and the thermodynamic critical field is calculated and found to be in excellent agreement with experimental results for a certain set of model parameters.     

Critical Properties of Two-dimensional Anisotropic Ising Model on a Square Lattice

We study the critical behavior of two-dimensional anisotropic Ising model on a square lattice by the finite cluster approximation based on a single-site cluster theory and by Monte Carlo techniques. We analize the influence of the report of the interactions J _h /J v on the critical temperature of the system, and we show that the critical exponents depend only on the very general properties of the systems and not on the detail of the interactions. Finally, we do a comparison between the finite cluster approximation, the mean-field approximation, and the Monte Carlo method on the level of the phase diagram in the plan \(\left (J_{h}/T_{c}\text { },\text { } J_{v}/T_{c}\right ).\)     

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...     

基于三胞模型的2.5D编织复合材料力学性能研究

为了准确预测2.5D编织复合材料的纵向力学性能,本工作以2.5D等厚度和变厚度编织复合材料为研究对象,基于细观结构表征结果,建立了一种考虑表面挤压效应和纱线错位滑移影响的2.5D等厚度和变厚度编织复合材料的全胞和三胞模型;并在所建立的全胞和三胞几何模型的基础上,基于逐渐损伤法开展了2.5D等厚度和变厚度编织复合材料的数值模拟分析,对不同结构的纵向刚度和强度进行了预测,模拟了不同结构的损伤扩展过程和损伤行为,并与实验结果进行对比验证.结果表明:考虑表面挤压效应和纱线错位滑移影响的全胞和三胞模型能更准确地预测2.5D编织复合材料的力学性能;三胞模型的数值模拟结果能更准确地反映2.5D编织复合材料的损伤扩展过程,更全面地表征2.5D编织复合材料的损伤行为.     

A Novel Micromechanical Model Based on the Rule of Mixtures to Estimate Effective Elastic Properties of Circular Fiber Composites

Applied Composite Materials - This paper proposes a novel model to estimate the effective elastic properties of unidirectional composites with circular cross section fibers: VSPKc. Finite element...     

基于随机模糊集的粗糙集模型

当知识库中的知识模块既是模糊的又是随机得到的,我们定义了基于随机模糊集的粗糙集模型。给出了随机模糊粗糙集的性质。讨论了利用模糊集的下近似和上近似定义的模糊测度和概率模糊测度的关系。     

Identification of Chaos Representations of Elastic Properties of Random Media Using Experimental Vibration Tests

This paper deals with the experimental identification of the probabilistic representation of a random field modelling the Young modulus of a nonhomogeneous isotropic elastic medium by experimental vibration tests. Experimental data are constituted of frequency response functions on a given frequency band and for a set of observed degrees of freedom on the boundary of specimens. The random field representation is based on the polynomial chaos decomposition. The coefficients of the polynomial chaos are identified setting an inverse problem and then in solving an optimization problem related to the maximum likelihood principle.     

Characterisation by Inverse Techniques of Elastic,Viscoelastic and Piezoelectric Properties of Anisotropic Sandwich Adaptive Structures

In this article we present recent developments regarding parameter estimation in sandwich structures with viscoelastic frequency dependent core and elastic laminated skin layers, with piezoelectric patch sensors and actuators bonded to the exterior surfaces of the sandwich. The frequency dependent viscoelastic properties of the core material are modelled using fractional derivative models, with unknown parameters that are to be estimated by an inverse technique, using experimentally measured natural frequencies and associated modal loss factors. The inverse problem is formulated as a constrained minimisation problem, and gradient based optimization techniques are employed. Applications are presented and discussed, focused on the identification of viscoelastic frequency dependent core material properties.