開孔泡沫鋁夾芯管壓縮與彎曲力學行為的研究.pdf

1、泡沫金屬具有輕質、高比強度及優(yōu)異的吸能特性等特點，以泡沫金屬為填充材料制備而成的夾芯結構材料是一種新型的輕質的結構功能材料，其壓縮和彎曲等力學行為及變形失效的形式和機理已經成為材料科學、力學等領域中的熱點課題之一。 本文采用滲流法制備開孔泡沫純鋁和鋁硅合金，將其加工后填充到鋁合金圓管和不銹鋼方管中，制成開孔泡沫鋁夾芯圓管及夾芯方管，分別進行壓縮和彎曲實驗，研究泡沫鋁力學性能及結構參數(shù)對開孔泡沫鋁夾芯圓管軸向壓縮的力學性能和吸能特

2、性的影響，以及對夾芯不銹鋼方管的彎曲力學行為和變形特征的影響。所制備結構的主要參數(shù)為：泡沫鋁的孔徑為0.65～2.3mm，相對密度為0.399～0.524；夾芯圓管：徑厚比為5～30.4；夾芯方管：t/b為0.012～0.032。 首先，對開孔泡沫鋁夾芯鋁管進行準靜態(tài)單軸向壓縮實驗，研究了泡沫鋁夾芯圓管的壓縮應力-應變行為和變形特征，并研究泡沫鋁基體性能和孔徑等特征參數(shù)以及夾芯管的結構特征參數(shù)對其壓縮行為、力學性能和吸量特性的影

3、響規(guī)律。結果表明：壓縮過程中，泡沫鋁夾芯鋁管的載荷-位移曲線呈現(xiàn)出彈性段、波動的屈服平臺段和壓實段三階段特征；鋁管的徑厚比以及泡沫鋁本身的參數(shù)和強度對填充管的屈服強度、平均壓潰力和吸能特性均有著非常顯著的影響。由于泡沫鋁與管壁間相互作用使得夾芯管的抗變形能力顯著提高，且管壁的變形模式發(fā)生改變，管壁只發(fā)生向外翻折變形，并且所產生的環(huán)狀褶皺減少。 其次，對開孔泡沫鋁夾芯不銹鋼方管進行準靜態(tài)三點彎曲實驗，重點研究不銹鋼方管的t/b比值

4、，泡沫鋁的結構參數(shù)以及泡沫鋁的填充方式對夾芯方管彎曲行為及變形模式的影響規(guī)律。結果表明：填充泡沫鋁后，由于泡沫鋁的支持抑制作用，不銹鋼方管的局部彎曲變形模式發(fā)生改變，管壁由空管時的單一褶皺變?yōu)閵A芯方管的多重褶皺模式，形成更多的塑性鉸，褶皺長度減小，顯著提高不銹鋼方管的彎曲承載能力，且夾芯方管彎曲變形模式與方管的t/b比值相關。 另外，對不同填充方式的泡沫鋁夾芯方管進行彎曲實驗，結果表明：夾芯方管填充的泡沫鋁必需達到一定的長度，即