泡沫鋁的壓縮變形行為及力學性能的研究.pdf

1、泡沫鋁是近年來發(fā)展起來的一種新型結構功能材料,具有優(yōu)良的緩沖吸能作用,研究其在靜動態(tài)載荷作用下的壓縮力學變形行為和吸能性能具有重要的意義。國外相關的研究已經(jīng)較深入并已成功應用到若干領域,而國內(nèi)對泡沫鋁力學性能的研究比較少,且多集中于單軸抗壓行為的研究?？紫堵省⒉馁|(zhì)、孔徑大小、試樣尺寸等因素對壓縮性能的綜合影響以及交互作用、泡沫鋁的拉伸變形特征以及變形機制、復合結構研究、疲勞、各向異性等方面的研究相對不足。 本文針對這種現(xiàn)狀進行了

2、如下研究： (1) 用正交試驗綜合研究了開孔泡沫鋁的壓縮變形特征及孔隙率、材質(zhì)、孔徑大小、試樣尺寸對壓縮性能的影響。得到了三種不同材質(zhì)的應力-應變曲線。泡沫純鋁的分三個階段：彈性變形階段、平臺區(qū)、密實階段；泡沫AlSi12有較大的波動；泡沫AlMg10的應力-應變曲線在達到峰值后開始跌落,然后是一長段的應變。材質(zhì)對壓縮性能的影響程度最大,孔隙率次之,孔徑的影響隨后,試樣尺寸的影響最小,但試驗結果仍顯示出一定的尺寸效應。

3、(2) 研究了閉孔泡沫鋁的壓縮變形特征以及孔隙率、缺陷等因素的影響。 (3) 研究了泡沫鋁的拉伸性能。泡沫鋁的拉伸變形量很小,抗拉強度低,僅為幾個Mpa,變形過程中沒有出現(xiàn)宏觀的頸縮現(xiàn)象。開孔試樣的拉伸破壞是由裂紋的快速擴展引起的；閉孔試樣的斷裂是由夾持處的變形引起的應力集中導致的。開孔泡沫純鋁的應力應變基本上成線性關系；泡沫AlSi12表現(xiàn)出一定的脆性行為,應力-應變曲線上有較大的波動。閉孔泡沫鋁具有塑性變形行為,其典型的應力

4、-應變曲線有四個階段：線彈性區(qū)域,塑性屈服,應變強化和斷裂區(qū)。 (4) 研究了復合圓管結構的壓縮性能。其應力-應變曲線分三個階段：彈性變形階段、平臺區(qū)和密實化階段。曲線上有波動,波動次數(shù)與鋼管褶皺個數(shù)成對應關系,復合結構的壓縮變形方式與空管相比發(fā)生了改變,由不對稱變形模式變?yōu)檩S對稱變形模式了,復合結構的屈服應力大于空管和泡沫鋁屈服應力的簡單疊加之和。 (5) 利用ANSYS有限元分析軟件模擬了開孔泡沫鋁的線彈性和屈曲變形