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。     

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。     

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。     

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。     

高分子填充泡沫铝合金的压缩力学行为

用加压渗流法制备开孔泡沫铝及泡沫ZL102，通过向其中填充硅橡胶的方法制备填充硅橡胶泡沫铝合金，并进行准静态和动态压缩实验，研究填充硅橡胶对泡沫铝合金压缩力学行为的影；定。结果表明，在静态压缩条件下，填充硅橡胶使塑性泡沫纯铝压缩变形的塑性平台区大幅度延长，因而能有效地改善其吸能性。而对于脆性的泡沫ZL102合金，填充硅橡胶反而使其失去泡沫金属所特有的变形特征，而呈现出致密材料的特征。在动态压缩条件下，填充硅橡胶能更有效地改善脆性泡沫铝的吸能性，使其应力一应交的平台区延长、且更加平缓。     

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。     

煤矿用高分子充填密闭泡沫材料制泡关键技术研究

发泡剂和稳泡剂是影响高分子充填密闭泡沫材料性能的关键。选用发泡剂M1、M2、水,稳泡剂N及辅料制备该泡沫材料,实验测试了其密度、压缩强度、泡孔结构等技术指标。结果表明,相同用量时发泡剂M2的发泡效果优于M1和水;随稳泡剂N用量的增加,泡沫体的孔径减小,闭孔率增大,但超过一定范围继续增加用量效果不明显,甚至会产生塌泡现象;泡沫体密度约为35kg/m3时,压缩强度随着孔径增加先减小后增大,随着闭孔率增加逐渐增大。     

通孔泡沫铝合金的动态压缩力学性能研究

采用MTS810.23型万能材料试验机和分离式Hopkinson压杆(SHPB）设备对加压渗流法制备的通孔泡沫铝合金进行了不同应变率下的准静态和动态压缩试验，以研究通孔泡沫铝的动态力学性能。得出了通孔泡沫铝合金的压绵应力-应变曲线。结果表明，不同应变率下的压缩σ-ε曲线均分为线弹性、塑性变形和密实3个阶段。通孔泡沫铝合金表现出明显的应变率效应，其屈服应力和流动应力随应变率的提高而上升，动态压缩下．通孔泡沫铝的屈服应力随相对密度的增大而升高．且其比强度与相对密度的1．5次幂呈线性关系。     

不同孔径尺度水泥石单轴压缩力学特性试验研究

为了研究深部巷道锚喷层卸压孔径大小对围岩应力释放与喷层承载强度的影响，对6种不同孔径的12个试件进行了单轴压缩试验，研究了不同孔径条件下水泥石试件应力-应变关系，以及试件抗压强度、峰值应变与弹性模量的变化，得到了试件的破坏形态与失稳模式。结果表明：孔洞水泥石试件孔径越大，试件破裂粘结面积与试件抗压强度越低|随着孔径尺寸由0mm向50mm增加，试件抗压强度、峰值应变与弹性模量呈减小趋势，且减小趋势变缓，衰减率分别是52.74%、22.31%与34.63%，孔径尺寸与试件抗压强度、峰值应变与弹性模量可采用负线性函数表征，但线性关系依次减小|0～20mm孔径水泥石试件裂纹起裂于孔壁上下斜角，破坏于上下斜角孔壁对角线，称为小孔径破坏形态，而30～50mm孔径水泥石试件起裂于左右侧孔壁，破坏于孔壁两侧垂直劈裂，称为大孔径破坏形态，30mm以上试件破坏形态明显具有孔洞试件结构特征|依据大小孔径破坏形态差异，不同横向孔径水泥石试件失稳模式分为剪切错动失稳与片状劈裂失稳。     

通孔泡沫铝合金的动态压缩力学性能研究

采用MTS810 2 3型万能材料试验机和分离式Hopkinson压杆 (SHPB)设备对加压渗流法制备的通孔泡沫铝合金进行了不同应变率下的准静态和动态压缩试验 ,以研究通孔泡沫铝的动态力学性能。得出了通孔泡沫铝合金的压缩应力 应变曲线。结果表明 ,不同应变率下的压缩σ ε曲线均分为线弹性、塑性变形和密实 3个阶段。通孔泡沫铝合金表现出明显的应变率效应 ,其屈服应力和流动应力随应变率的提高而上升。动态压缩下 ,通孔泡沫铝的屈服应力随相对密度的增大而升高 ,且其比强度与相对密度的 1 5次幂呈线性关系。     

煤岩单轴与三轴压缩试验研究

在电液伺服岩石力学试验系统上进行了煤岩的单轴和三轴压缩试验。结果表明:在单轴压缩时,大部分试件表面出现剥落并发生X状共轭斜面剪切破坏或劈裂破坏;不同试样煤岩的强度离散性较大,对于强度较高的试件,其弹性模量也较大。三轴压缩时,煤岩的变形增加并沿某一斜面产生剪切破坏,变形表现出塑性材料的特征;煤样弹性模量相对单轴压缩时提高,离散性降低;三轴强度大于单轴强度,而且三轴强度和残余强度随围压的增加而增大。     

孔隙率对煤矸石混凝土力学特性的影响

探究煤矸石混凝土在不同孔隙率条件下的力学特性,采用EPS颗粒模拟煤矸石混凝土中的孔结构,制作四种不同孔隙率的试件。通过单轴压缩试验、劈裂抗拉试验、静力抗压弹性模量试验测得试件的力学参数,并分析孔隙率对其力学特性的影响。结果表明:孔隙率的大小对煤矸石混凝土的力学特性有明显的影响,随着孔隙率的增加,试件的抗压强度、抗拉强度和弹性模量随之减小。而3种力学参数的减少率随着孔隙率的增加而增加。     

准静态应变率下的煤岩非线性力学特性

为研究开挖扰动下煤岩的非线性力学特征，利用MTS815伺服刚性试验机对芙蓉白皎煤矿煤岩进行10-5~10-2 s-1准静态应变率下的单轴压缩试验，分析准静态应变率下煤岩的应力-应变曲线、抗压强度、弹性模量、泊松比等力学特性的变化规律，基于煤岩显著的非线性力学特征，修正并验证黏弹性损伤本构模型的合理性。研究表明:① 煤岩单轴压缩荷载作用下具有明显的压密、线弹性、塑性屈服、峰后破坏4个阶段;煤岩力学特性应变率相关性突出，随着应变率的增加，压密阶段缩短，线弹性阶段增长，屈服阶段应力强化特征及峰后破坏阶段应力软化特征趋于明显;② 由于原生裂隙的闭合和扩展，煤岩受载作用下，各阶段均呈现显著的非线性力学特征，随着应变率的增加，压密阶段和线弹性阶段表现出的明显非线性特征呈减弱趋势;③ 准静态应变率10-5~10-2 s-1范围内，抗压强度随应变率增加由8.83 MPa增加至12.57 MPa，增长率42.35%;弹性模量随应变率增加总体呈现先增加后减小的变化趋势，在10-5~10-4 s-1应变率区间，弹性模量由1 644 MPa增加至1 825 MPa，随后在10-4~10-2 s-1应变率区间内减小，变化趋势发生明显转折;泊松比在准静态应变率下随应变率增加而呈现逐渐减小的变化趋势，从1.53下降到0.71，减小53.59%;整个准静态应变率范畴下，煤岩的力学特征参数(抗压强度、弹性模量、泊松比)均表现出显著的非线性变化趋势，均在临界应变率10-3 s-1附近发生转折。④ 利用一个损伤体和一个Maxwell模型并联方式，综合考虑准静态应变率下煤岩的非线性变化特征后，引入材料常数a对胡克定律进行修正，推导得出准静态应变率下煤岩的非线性损伤演化本构方程，并结合煤岩单轴压缩试验对其合理性进行验证。     

潜江超深盐矿盐岩力学特性的试验研究

对取自潜江白垩系地层2000 m的盐岩试样,进行了一系列的力学特性试验。包括单三轴压缩试验,巴西劈裂试验,直接剪切试验。研究了盐岩的单轴抗压强度,弹性模量等,并与国内外其他地区盐岩相比较,得出潜江盐岩单轴抗压强度,弹性模量都偏小;研究了三轴压缩强度特性,着重研究了模拟地层温度和高围压条件下,温度和高围压对盐岩力学特性的影响机理,研究表明:温度对盐岩的力学特性影响明显,盐岩塑性变形能力非常强,围压对弹性模量的影响非常小,高围压下盐岩没有明显的破坏面,不再是单纯的剪切破坏;同时对盐岩的抗拉强度,抗剪强度参数进行了研究,得到潜江盐岩的抗拉强度为1.041 MPa,抗剪强度参数c,φ值分别为2.46 MPa和41.36°     

离散裂隙网络的几何参数对裂隙岩体力学参数的影响研究

构建不同结构特征的离散裂隙网络,然后建立相应的等效岩体模型,通过单轴压缩数值试验得到等效岩体模型的力学参数,分析离散裂隙网络的几何参数对裂隙岩体力学参数的影响。结果表明：随着裂隙密度P₃₂的增加,单轴抗压强度、弹性模量及峰值应变近似线性递减,泊松比近似线性递增；随着裂隙倾角均值的增加,单轴抗压强度、弹性模量及峰值应变先减小后增大,泊松比先增大后减小,在60°时达到极值；对于裂隙倾角的分布特征,当裂隙倾角均值为60°时,单轴抗压强度、弹性模量及峰值应变随Fisher分布常数的增加而减小,泊松比随Fisher分布常数的增加而增加,而对于其它裂隙倾角均值的情况,Fisher分布常数对裂隙岩体力学参数的影响较小；对于裂隙直径的分布特征,幂律分布指数对裂隙岩体力学参数的影响较小；敏感性分析结果表明,单轴抗压强度对于离散裂隙网络几何参数的敏感性最大,弹性模量的敏感性最小。