钢板-泡沫金属-钢板叠合结构抗爆机理初探

试验表明钢板-泡沫金属-钢板叠合成的三明治结构具有良好的抗爆性能.对该结构抗爆机理进行分析,指出波的反射、散射、干涉所引起的边界效应、会聚效应是其抗爆性能得到提高的主要原因,为该结构的推广应用提供了理论支持.     

粘接剂对1420铝锂合金压印接头疲劳性能的影响

压印连接以高效率、低能耗的优点在薄板材料连接中被广泛应用,但其连接强度相对较低,鉴于此,压印-粘接复合连接应运而生。本文以1420铝锂合金为原材料,制备了1420同种材料组合的压印接头及压印-粘接复合接头并进行对比。通过拉-剪静态力学试验测定两种接头的静力学强度及承载能力,通过拉-拉动态疲劳试验测定两种接头的动态疲劳性能,采用三参数法拟合疲劳寿命曲线,并对疲劳失效断口进行分析。结果表明:压-粘接头的静强度比压印接头提高了108.17%,接头承载能力提高169.63%。在短寿命区,两种接头均为颈部断裂失效;在中长疲劳寿命区,压-粘接头的疲劳寿命优于压印接头,压-粘接头疲劳断裂位置为压印点,压印接头疲劳断裂位置为下板。对疲劳断口进行SEM分析,发现两组疲劳断口均呈现韧性断裂与脆性断裂同时出现的特征。     

气体捕捉法制备泡沫Ti-6Al-4V三明治结构与性能评价

基于气体捕捉法制备泡沫钛三明治结构工艺,对以钢包套+Ti-6Al-4V板+Ti-6Al-4V粉的封装工艺制备的泡沫Ti-6Al-4V三明治结构预制坯进行了900℃下不同变形量的轧制,并进行了950℃/10h的等温发泡。通过SEM对不同状态的三明治结构芯部孔洞状态进行观察和测量,探究了轧制变形量对泡沫Ti-6Al-4V三明治结构预制坯等温发泡行为的影响。结果表明:轧制主要是以沿轧制方向拉长孔洞和增加孔洞连通的方式影响泡沫Ti-6Al-4V三明治结构芯部,且轧制变形量越大越严重,但对孔洞内壁形态及孔洞在垂直于轧向平面内的形态未产生影响。当预制坯轧制变形量为80%时,经等温发泡成功制备了面板厚度为362μm,芯部孔隙率达到40%的泡沫Ti-6Al-4V三明治结构,其在高应变速率下抗压强度达到824.8 MPa,400℃下热导率仅为致密金属的52.8%。     

局部热处理对不同模具压印接头静力性能影响分析

首先对同种基板不同压印模具的压印连接接头进行局部热处理,然后再进行拉剪试验,研究局部热处理对不同模具压印连接接头的抗拉强度、失效位移、能量吸收能力以及失效模式的影响。结果表明:局部热处理对方形与圆形模具压印连接接头的抗拉强度均有提升作用;对方形模具的失效位移有增大作用,对圆形模具失效位移有减小作用;对能量吸收能力均有提高作用。失效模式也受到局部热处理影响,方模与圆模压印接头经局部热处理后颈部被撕裂程度都增大,其中圆模压印接头经热处理后失效模式由内锁拉脱失效变为颈部断裂失效。     

负泊松比三明治结构填充泡沫混凝土的面内压缩性能

为改善负泊松比三明治结构的受压破坏模式且提高其缓冲吸能能力,提出一种填充泡沫混凝土的新型复合三明治结构。在负泊松比结构中填充不同密度(409 kg/m3、575 kg/m3、848 kg/m3、1 014 kg/m3)的泡沫混凝土得到负泊松比填充结构,并对无填充负泊松比结构、负泊松比填充结构和泡沫混凝土对照试块在准静态压缩下的破坏模式和吸能特性进行比较。根据荷载-位移关系和破坏模式得到以下结论:当填充物密度较小时,负泊松比填充结构能够将填充物的泊松比限制在较小的数值,胞元表现出内凹的变形模式,结构发生逐渐被压实的压缩破坏;当填充物密度较大时,结构发生“X”型剪切破坏,塑性铰区域和剪切带附近的胞壁发生断裂破坏;泡沫混凝土填充物的密度越大,填充结构的压实应变越小,吸收的能量越多,但当填充物密度超过一定值后,填充物密度的增加对负泊松比填充结构能量吸收能力的提升作用不再明显,结构的比吸能降低。      

缝线对缝合增强三明治结构(陶瓷-气凝胶-陶瓷)热防护结构静力特性的影响

为研究缝线对热防护结构拉伸特性的影响,提出一个缝线缝合增强三明治结构（陶瓷-气凝胶-陶瓷）模型。借助有限元软件程序设计语言建模,用多阶次逐步精确分析法确定缝合增强三明治结构内部应力-应变场。首先对支架和不带缝线的试件整体进行有限元分析;然后考虑缝线等详细结构;最后截取子结构进行详细分析。将三明治结构有限元模型应力变化趋势与试验结果分析对比,验证了有限元模型有效性,并且给出有限元解的变化规律。将缝合增强三明治结构与未缝合三明治结构得到的应力-应变曲线进行对比。结果表明,结构底板受单向拉伸且缝线有预应力时,缝合增强三明治结构沿长度方向（x方向）的应力峰值可有效减小（路径1上的最大应力均减小4.6%左右）;沿z方向的整体应力大幅度减小（路径3应力平均减小30%左右）。      

泡沫铝-聚氨酯复合结构的缓冲性能研究

研究了以泡沫铝为基体,以聚氨酯为增强体组合而成的泡沫铝-聚氨酯复合结构,其综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。利用Ansys软件建立了泡沫铝-聚氨酯缓冲包装装置模型,通过分别填充体积比例为4.31%,8.04%及12.15%的泡沫铝,用Ansys对缓冲包装装置进行了应力分析,得到了装置各部分的变形情况,分析了装置的冲击吸振性能;仿真结果表明:在加速度达到7 800g时,该装置缓冲性能优于单体。     

泡沫铝合金三明治结构结合界面及剪切性能的研究

提出了一种新的泡沫铝合金三明治结构的制备工艺--直接将铝板/混合粉末/铝板通过一次大压下量复合轧制,然后在炉中直接发泡成最终产品的制备工艺.实验成功的制备出铝面板的泡沫铝合金芯的三明治板.讨论了铝面板泡沫铝夹芯板轧制过程中以及发泡过程中界面的结合情况及界面结合机理.结果表明,轧制过程中界面结合属于机械结合,结合机制为薄膜理论;发泡过程中界面结合属于冶金结合,而铝面板与粉末体结合发泡后,界面处则只发生Al原子的互扩散,没有新相生成.剪切实验结果表明,预制坯的界面剪切强度较低,能够直接在界面处剥离开或者将板剥离开一半后将板拉断;而发泡后的泡沫铝夹芯板的界面结合力很强,剪切时断裂发生在芯材中或者铝面板上.     

直孔三明治结构GDC-LSF双相复合透氧膜制备和性能研究

致密陶瓷透氧膜因在氧气制备和涉氧化工过程中的潜在重要应用而备受关注。本研究采用相转化流延/叠层/烧结工艺制备了三明治结构Gd_0.1Ce_0.9O_2–δ-La_0.6Sr_0.4FeO_3–δ(GDC-LSF)双相复合陶瓷透氧膜,其中部为起氧分离作用、厚度80μm的致密功能层,两侧为厚度420μm的直孔结构支撑层。采用浸渍法在支撑层内壁修饰Nd₂NiO_4+δ(NNO)纳米颗粒。在膜的一侧通入空气,另一侧通入氦气作为载气,测得900℃时氧渗透通量高达1.53 mL·cm^-2·min^-1。将氦气切换为CO₂,测得氧渗透通量为0.6mL·cm^-2·min^-1,氧渗透在长达90h的时间内保持稳定。该透氧膜经历70余次热循环(800～900℃)后仍保持完好。本研究表明:直孔三明治结构GDC-LSF透氧膜具有良好的氧渗透性能、...     

高比强高孔隙率泡沫铝合金三明治梁

研究了高比强泡沫铝合金和泡沫纯铝的单向压缩和剪切性能,对以高比强泡沫铝合金为夹芯的三明治梁失效模式的尺寸范围和承载能力进行了理论计算,结果与实验结果符合得很好.给出了泡沫铝合金三明治梁的设计方法,表明在较小的设计载荷下,三明治梁是以刚度作为设计的控制条件;在较大的设计载荷下,以相对强度为设计的控制条件.泡沫铝合金三明治梁与泡沫纯铝三明治梁的对比表明,在刚度设计控制条件下,前者的刚度是后者的1.00～1.185倍.在强度设计控制条件下,剪切破坏和压凹破坏失效模式下的泡沫铝合金三明治梁比泡沫纯铝三明治梁的极限强度分别提高57%～180%和90%～220%.     

无反射层泡沫夹层结构设计及吸波性能研究EI北大核心CSCD

针对无反射层的电磁隐身需求,本工作对透波层/吸波泡沫/透波层的夹层结构的吸波性能进行仿真计算,据此制备不同电磁参数的吸波泡沫,对其进行电磁特性表征,并研究吸波泡沫夹层结构的雷达散射截面(RCS)性能。结果表明:在吸波泡沫介电常数为2.3~2.7,介电损耗为0.24~0.26时,无反射层的夹层结构在宽频范围内具有最优的吸波性能。加入炭黑吸收剂泡沫的介电常数和介电损耗具有明显的变化规律,吸波PMI泡沫的电磁特性与仿真计算最优吸波泡沫较接近。炭黑质量分数为8%时吸波PMI泡沫夹层结构在2~18 GHz频率范围内具有最优的隐身性能,与仿真计算结果相对应,其通过低频透波、高频吸波实现电磁波隐身。     

泡沫铝夹心排爆罐抗爆性能试验研究

摘要：排爆罐作为常用的公共安全防护装备,其结构的抗爆性能、机动性等指标对安全保障起到决定性作用。目前国内常用排爆罐结构笨重,质量较大,抗爆性能较差。为研制一种新型便携式轻质高抗力排爆罐,制作泡沫铝夹心排爆罐模型,与国内既有排爆罐模型开展相同装药量条件下的抗爆性能对比试验。对结构中应力波的衰减特性进行了分析,探讨了影响排爆罐抗爆性能的核心因素。比较表明,泡沫铝夹心排爆罐抗爆性能远优于传统排爆罐。     

泡沫芯层夹层结构水下爆炸冲击特性研究

研究分析了用于提高水下结构抗冲击性能的泡沫芯层夹层结构受水下爆炸作用时的冲击响应及其流固耦合问题。着重讨论了芯层相对密度不同时,夹层结构的前面板壁压、夹层结构入射冲量、前后面板的速度和加速度、后面板支撑反力等参量的变化规律,并讨论了前面板材料对夹层结构冲击响应的影响规律。     

泡沫铝夹心板芯层泡沫结构的研究

研究了采用轧制复合-粉末冶金发泡法制备的泡沫铝夹心板的生产工艺,探讨了主要工艺条件对芯层泡沫结构的影响,得到了优化的工艺参数.研究结果表明:轧制复合工艺可以使芯层粉末达到很高的致密度,为发泡过程创造了有利条件.轧制复合板适宜的发泡温度为615～620℃,温度过高会导致芯层出现大尺寸连通孔.发泡时间对熔融态泡沫体的凝固过程有显著影响,时间过长会使泡沫层塌陷,发泡温度为620℃时,经4～6min发泡芯层可形成良好的泡沫结构.     

格栅-蜂窝混式芯体夹芯结构的低速冲击性能

针对传统复合材料夹芯结构抗冲击性能差的缺陷,提出一种格栅-蜂窝混式芯体,并对其低速冲击性能进行了研究.采用半球头式落锤冲击实验平台对碳纤维铝蜂窝夹芯结构的低速冲击响应进行研究;其次基于蜂窝非线性本构与完美界面假设,建立了碳纤维铝蜂窝夹芯板低速冲击仿真模型,实验与仿真结果吻合良好;最后对不同冲击位置和冲击角度下格栅-蜂窝...     

金属夹层对自冲铆接头强度和失效形式的影响

基于自冲铆技术,分别制备了铝-铝(A0)、铝-泡沫铁镍夹层-铝(A1)和铝-涂胶泡沫铁镍夹层-铝(A2)的3种自冲铆接头.为研究泡沫金属夹层以及涂胶泡沫金属夹层对自冲铆接头强度及失效形式的影响,通过力学试验测试接头静力学性能,从宏观角度分析接头失效形式,并采用扫描电子显微镜(SEM)对接头失效断口进行微观分析.研究表明...     

泡沫铝夹心板的制备及其界面结合机理的研究

由泡沫铝芯材与金属面板构成的夹心结构具有轻质、高强度、良好的减震性等优点.现存的泡沫铝夹心板的制备方法很多,但均为先制备芯材再进行连接的方法.本研究提出一种新的工艺方法即采用粉末与面板直接轧制然后发泡的方法制备了Fe/Al/Fe泡沫铝夹心结构.研究了泡沫铝芯的发泡不均的问题,分析了发泡前和发泡后面板与泡沫铝芯的冶金结合过程,提出了扩散微观结合机理.最终面板与泡沫芯材通过扩散反应形成了牢固的冶金结合.     

聚氨酯泡沫夹心板的结构与频率响应特性

制备了一系列三明治式聚氨酯(PU)泡沫夹心板,研究了聚氨酯泡沫的组成和结构与频率响应特性之间的关系.结果表明:聚氨酯泡沫夹心板的灵敏度以及频宽与材料的组成和孔径、孔隙率、开闭孔率、厚度等结构因素以及皮层材料性质有关.芯层聚合物分子组成决定材料的阻尼性能,在很大程度上决定声能的输出;芯层空气含量越高,具有阻尼性质的聚合物含量少,音板灵敏度高;声波经过材料时摩擦阻力小,灵敏度高;材料的反射界面增加,声能损耗增大.     

Z 向增强泡沫夹芯复合材料冲击损伤及冲击后压缩性能

基于热压罐成型工艺, 选择了树脂柱Z向增强泡沫芯材、碳纤维Z向增强泡沫芯材、Kevlar纤维缝纫增强泡沫芯材3种Z向增强复合材料结构, 对夹芯结构进行了低速冲击损伤和冲击后压缩(CAI)性能研究, 考察了不同Z向增强方式对冲击损伤面积和破坏模式的影响。结果表明, Z向增强对泡沫芯材产生了初始损伤, 其冲击后损伤面积大于未增强泡沫夹芯结构; 但Z向增强改变了夹芯结构的压缩破坏机制。通过选用合适的Z向增强材料和Z向增强参数, 能够提高夹芯结构的压缩强度和CAI强度。其中当增强材料为碳纤维, 增强参数为10 mm×10 mm时, 压缩强度提高了13%, CAI强度提高超过40%。     

Insight into the shear behaviour of composite sandwich panels with foam core

While sandwich construction offers well-known advantages for high stiffness with light weight, the problem of designing the sandwich structure to withstand shear loading remains an important problem. This problem is more difficult with lower stiffness foam cores under high shear loading because the core is typically the weakest component of the structure and is the first one to fail in shear under the assuming of perfect contact between the skin and the foam core. In the present study, the shear response of the composite sandwich panels with Polyvinylchloride (PVC) foam core was investigated. The PVC H100 foam core is sandwiched between Glass Fiber Reinforced Polymer (GFRP) skins using epoxy resin to build a high performance sandwich panel to be investigated. Experiments have been carried out to characterise the mechanical response of the constituent materials under tension, compression and shear loading. Static shear tests for the sandwich panel reveal that the main failure mode is the delamination between the skin and the core rather than shearing the core itself due to the considerable value of the shear strength of the PVC foam. The Finite Element Analysis (FEA) of the sandwich structure shows that shear response and failure mode can be predicted, but that accurate predictions require a consideration of the non-linear response of the foam core. The results have a direct application in predicting the ability of the sandwich structure to withstand the shear loading.