爆炸荷载下泡沫铝复合材料数值模拟

随着武器科技的发展,冲击波对掩体内部人员的伤害已经不能忽视。研发了新型自制泡沫铝复合材料,并通过实验得出泡沫铝复合材料的应力-应变曲线,采用数值模拟,对泡沫铝复合材料在爆炸荷载下,其抗冲击缓冲特性进行研究。结果表明,冲击波在泡沫铝复合材料中传播时,显示出明显的衰减特性和良好的吸能性。泡沫铝复合材料可作为新型抗冲击缓冲材料和结构简化。     

泡沫铝合金动态弹塑性本构关系的研究(英文)

提出一个多参数的非线性弹塑性唯象本构模型,该模型能够全面地描述泡沫铝合金的典型三阶段变形特征,即线弹性阶段、应力平台阶段和密实化阶段。考虑到密度(相对密度)是泡沫铝这类多孔材料性能表征的最重要参数,在对泡沫铝合金进行各种应变率下的单向压缩实验基础上,确定模型中的参数与相对密度的函数表达式,从而,该模型能系统地描述相对密度、应变率效应对其动态力学行为的影响。模型预测结果和实验结果的对比验证了该模型的可靠性。研究结果可为吸能缓冲及防护结构的优化设计提供技术参考。     

泡沫铝的低速冲击吸能性能

通过填加造孔剂法制备孔隙率不同的泡沫铝。采用落锤冲击实验研究了冲击能量、冲击速度对泡沫铝低速冲击性能的影响。分析了泡沫铝在冲击载荷作用下的失效行为。结果表明:随着冲击能量的增加,泡沫铝临界峰值载荷增大;在固定冲击能量下,泡沫铝的变形量随着冲击速度的增大而增加,但在冲击速度较高时泡沫铝吸能行为趋于不稳定;泡沫铝的孔隙率对其冲击吸能量的影响显著。随孔隙率的增大,泡沫铝的临界峰值载荷和平台区载荷逐步下降,但单位质量泡沫铝最终吸能量增大。应根据具体的使役条件选用合适孔隙率的泡沫铝。     

泡沫铜-聚氨酯复合结构静力学及传热性能研究

设计了一种泡沫铜-聚氨酯复合结构,通过ANSYS软件对该结构的静力学及传热性能进行研究。结果表明:在受到同等压力载荷时,泡沫铜-聚氨酯复合结构的最大变形量要大于泡沫铜单体,在受到同等温度载荷时,泡沫铜-聚氨酯复合结构的边界温度要低于泡沫铜单体。泡沫铜-聚氨酯复合结构的缓冲性能、抗过载能力和隔热性能都优于泡沫铜单体。     

用可溶石膏型预制块制备低密度开孔泡沫铝

研究了用可溶石膏型预制块制备低密度开孔泡沫铝的工艺及其压缩性能。采用聚氨酯网状海绵为母体材料制备可溶石膏型预制块,并分析了MgSO4和铝矾土的加入量对石膏型预制块可溶性和抗压强度的影响。采用预制块加压渗流的方法制备低密度开孔泡沫铝,研究了渗流工艺参数的控制方法,并对制备的泡沫铝进行了压缩试验,研究了其压缩力学行为,结果表明,所制备的低密度开孔泡沫铝压缩过程表现出3个明显的阶段,即弹性段、塑性坍塌段和密实段,而且应力-应变曲线在塑性坍塌段表现出明显的波动特征。     

泡沫铝复合零件在汽车轻量化中的应用

在泡沫铝材料性能分析的基础上,讨论了泡沫铝在汽车上的应用形式和主要应用进展,通过分析车身被动安全性对零件结构的设计要求,确立了缓冲杠作为泡沫铝材料填充试制零件,初步制得缓冲杠的复合零件。通过分析泡沫铝对复合结构吸能性和变形模式的影响,提出了泡沫铝填充的缓冲杠复合结构的轻量化应用方向,明确了泡沫铝对实现车体的轻量化的显著性能优势和应用价值。     

泡沫铝填充方铝管的瞬态动力学分析

泡沫铝填充方铝管在高速冲击载荷作用下,由于应力波的传播和惯性效应等的作用,试件并非处于受力平衡的均匀应力状态,上下底面的受力会有很大的差别.采用LS - DYNA研究泡沫铝填充方铝管和泡沫铝柱在30m/s的匀速冲击载荷作用下的瞬态吸能和上下底面的冲量特性,并与准静态模型做比较.研究发现泡沫铝填充方铝管的吸能较准静态提高20.9％,上底面的冲量比下底面高10.4％,下底面的最大峰值力比准静态时仅升高8.8％.     

基于真实结构的泡沫铝建模方法

在深入分析真实结构泡沫铝的细观结构特点的基础上，提出了泡沫铝的三维有限元模型的建模方法。首先，根据泡沫铝样品的胞孔分布及形状特征，决定采用随机椭球形、随机球形及随机不完整球形来模拟胞孔的形状特征，为此开发了随机胞孔投放算法及边界条件算法。其次，将初始有限元模型进行剖分之后，通过引入胞孔识别算法建立了泡沫铝的三维有限元模型，其中包括胞孔均匀分布和梯度分布有限元模型。最后，研究了冲击载荷下泡沫铝胞内有无空气对整体力学性能的影响及压缩过程中孔壁的变形损伤机理。研究结果表明，所建立的三维有限元模型能够较好地反映泡沫铝的变形损伤机理，且在高速冲击下空气对泡沫铝的力学性能略有影响。     

泡沫铝压缩性能模拟研究的现状与展望

力学性能研究是泡沫铝应用的基础,通过压缩性能模拟研究不仅可以预测多孔材料力学性能,还能扩展泡沫金属材料力学性能数据库。本文从微观结构力学模型和宏观数值仿真研究的角度对多孔泡沫铝力学性能研究予以综合概述。对微观模拟的各种细观结构模型进行分析和评价,认为各模型的优缺点共存,在实际操作中需综合考虑灵活运用;而宏观模拟需充分考虑其制备工艺和制造缺陷,建立一些带有微结构缺陷的模型代表真实泡沫铝来测试其压缩性能。无论是微观模型还是宏观模型都不能完全描述目前制备的开孔和闭孔泡沫铝材料,模拟结果与试验结果有些会出入很大,需累积大量数据以发现准确的规律。     

泡沫铝填充结构改善汽车低速碰撞耐撞性研究

为改善汽车低速碰撞耐撞性,减少维修成本,试验研究了铝空管及泡沫铝填充管的三点弯曲性能,对比分析了部分填充与全填充的泡沫铝填充管的承载特性及吸能总量。建立了对应的三点弯曲有限元仿真模型,对比试验结果与模拟结果,验证了有限元仿真模型的可靠性。基于泡沫铝填充管的研究结果,进行了某轻型物流车前防撞梁总成在C-IASI前端低速碰撞工况下的模拟试验,对比汽车前防撞梁本体填充泡沫铝前后的耐撞性。结果显示,在前防撞梁本体中填充泡沫铝,改善了车辆的碰撞吸能性,降低了前端侵入量,提高了汽车安全性。     

泡沫铝材料抗爆炸冲击问题研究

为对泡沫铝材料在抗爆炸冲击方面应用的相关研究有全面的了解,从泡沫铝材料抗爆炸冲击问题所涉及到的材料本身动力学特性、材料内部冲击波传播规律和常见的抗爆炸冲击应用的材料结构形式—含泡沫铝的多层结构的抗爆特性三方面出发,对泡沫铝在爆炸冲击作用下的动力学问题的研究现状进行梳理和评价。研究可为泡沫铝在抗爆炸冲击方面的进一步应用提供有益的借鉴。     

采用改进的SHPB方法对闭孔泡沫铝的动态压缩性能的研究

采用改进的分离式霍普金森压杆,分别对长度为10、16mm的闭孔泡沫铝试件在不同应变率下进行了动态压缩试验,得出了相应的应力-应变曲线,分析了应变率对闭孔泡沫铝的变形、应力以及能量吸收性能的影响.结果表明:在340～1350s-1下,两组试件均未能完全压实,动态压缩应力-应变曲线只存在弹性区和屈服平台区,缺少致密区;闭孔泡沫铝的变形、应力以及能量吸收性能均有明显的应变率效应.     

泡沫铝材料结构与性能及其应用研究

本文对泡沫铝材料的结构特征、性能和应用现状进行了全面的概述,并介绍了泡沫铝材料的结构敏感因素。泡沫铝材料的性能包括力学性能、声学性能、电学性能、热学性能等。研究分析了泡沫铝材料结构与其性能的相互关系。泡沫铝由于具有独特的结构与优异的性能,使其能够广泛应用到诸多领域,如建筑工业、汽车与交通工业、军事与航天工业、机械制造工业等。最后指出泡沫铝材料制备工艺、结构与性能的研究方向,对泡沫铝的性能研究和应用开发具有重要意义。     

不同温度下闭孔泡沫铝压缩性能研究

为了探讨不同温度下闭孔泡沫铝压缩性能,将不同孔隙率泡沫铝在-30℃到800℃的温度范围内进行处理,对处理后的试件进行静态压缩试验,分析加温温度对闭孔泡沫铝的力学性能影响.通过试验表明,不同温度处理的泡沫铝的压缩应力应变曲线与常温条件下相同,具有明显的线弹性阶段、屈服平台阶段和强化阶段;当温度低于600℃时,泡沫铝性能变...     

海绵铝的熔模铸造法制备及其压缩性能强化研究

针对熔模铸造制备的高孔隙率开孔泡沫铝(海绵铝),通过前驱体海绵孔棱增粗来提高海绵铝的相对密度,并研究孔棱尺寸对其压缩性能的影响。结果发现,采用水性聚氨酯树脂能有效增粗聚氨酯海绵孔棱,制备出孔棱厚度为0.472~0.918mm,相对密度为0.027~0.164的海绵铝。单向压缩试验结果表明,孔棱增粗显著提高了海绵铝的强度,当孔棱厚度为0.918mm时,其密实化平台应力最大,为2.831MPa,密实化吸能最大,达到1.492MJ/m³。这是由于孔棱厚度增加,相对密度提高,从而提高了海绵铝的能量吸收能力。     

泡沫铝的动态力学性能研究

采用分离式霍普金森压杆(SHPB)技术,研究了孔隙率对泡沫铝在高应变速率(700s(-1)~~2600s(-1)~)条件下力学性能的影响,并与准静态条件下(1×10(-3)~s(-1)~)的性能进行了对比。实验发现泡沫铝在准静态和动态条件下呈现逐层破坏的特征,从而在应力-应变曲线上出现一平台区;由于铝合金本身存在的应变速率敏感性和多孔材料中气体的作用,使泡沫铝的平台应力随应变速率的增加而增大,当孔隙率较低时,增加尤为明显;泡沫铝的应变速率敏感度随应变的变化而变化。     

泡沫铝力学性能及变形行为研究现状与进展

概要叙述了泡沫铝性能研究现状和进展情况,着重介绍了泡沫铝的单向压缩、拉伸性能、变形特征、应力-应变曲线、变形机制以及孔隙率、孔径大小、基体材料等因素对性能的影响.并在此基础上对该领域所存在的问题和发展趋势进行了讨论和展望.     

功能梯度金属泡沫填充管在冲击载荷下的高效吸能

研究功能梯度泡沫填充管(FGFTs)在落锤冲击载荷作用下的变形行为和耐撞性.采用液态工艺制备的闭孔泡沫铝、A356合金泡沫和锌泡沫作为轴向梯度填料,用于制备不同构造的单层和多层结构.结果表明,多层泡沫填充管的变形由低强度部位开始,然后通过应力的逐渐增加在高强度部位中扩展.使用更多的A356合金和泡沫铝层可为梯度结构提供...     

铸造法泡沫铝制备工艺的研究及散热特性初探

针对国内对泡沫铝制备方法的研究中尚无采用熔模铸造法制备通孔泡沫铝的情况下,进行了本文的研究.在评述泡沫金属性能、用途及制造方法的基础上,本文选用熔模制造法来制备通孔泡沫铝.文章重点分析研究熔模铸造法泡沫铝的制备工艺,在预制型的制备上选用石膏作为耐火材料,同时石膏中加入添加剂与填料,并通过试验确定其配比关系.在吸铸工艺上确定其工艺参数,并成功地制备了通孔泡沫铝.在此基础上对高压渗流法泡沫铝的制备工艺进行了改进,采用溶剂粘结法制备盐预制型,确定溶剂与盐粒子的配比关系,利用真空渗流工艺代替高压渗流工艺制备泡沫铝,简化了制备工艺.文章对泡沫铝的散热性能进行分析、研究.指出泡沫铝具有良好的散热能力.并通过试验证明泡沫铝散热性能与孔隙结构的关系,得出泡沫铝散热性能具有强的结构敏感性.     

泡沫铝及泡沫铝夹心板的制备方法

泡沫铝因其低密度、高比刚度、缓冲抗震等优良特性,越来越受到人们关注,逐渐将在汽车、航空等领域得到运用.本文介绍了泡沫铝及泡沫铝夹心板的几种主要制备工艺,并对其优缺点进行了阐述性分析.