空心微珠鋁基復(fù)合泡沫材料壓縮力學(xué)行為研究.pdf

1、空心微珠鋁基復(fù)合泡沫材料是近年來(lái)得到人們廣泛關(guān)注的一種良好的吸能材料,具有低密度、高孔隙率、高比強(qiáng)度、高比剛度、以及優(yōu)良的緩沖吸能效果。空心微珠鋁基復(fù)合泡沫材料在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)于承受動(dòng)態(tài)載荷有著天然的優(yōu)勢(shì)。該種泡沫材料由粉煤灰空心球和金屬鋁基體骨架組合而成,特殊的空心球結(jié)構(gòu)及空心球增強(qiáng)體對(duì)材料的加強(qiáng)作用,使得復(fù)合泡沫材料具有較高的破壞強(qiáng)度和良好的綜合力學(xué)性能。居于此,空心微珠鋁基復(fù)合泡沫材料在承受爆炸、沖擊載荷時(shí)能夠吸收大量的能量,減輕爆

2、炸、沖擊載荷對(duì)結(jié)構(gòu)的損害。所以研究空心微珠鋁基復(fù)合泡沫材料在高應(yīng)變率下的動(dòng)態(tài)力學(xué)行為以及材料吸能特性的具有非常重要的意義。
　　本文針對(duì)80μm和150μm兩種孔徑的空心微珠鋁基復(fù)合泡沫材料在低、中、高三個(gè)應(yīng)變率梯度下的動(dòng)態(tài)力學(xué)行為、復(fù)合材料基體以及內(nèi)部空心球的損傷演化規(guī)律、緩沖吸能特性等方面進(jìn)行了深入研究,詳細(xì)的研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)采用準(zhǔn)靜態(tài)壓縮試驗(yàn)技術(shù)、軸向落錘沖擊試驗(yàn)技術(shù)以及分離式霍普金森壓桿(SHPB)實(shí)驗(yàn)技術(shù)

3、對(duì)空心微珠鋁基復(fù)合泡沫材料在低、中、高三個(gè)應(yīng)變率梯度下泡沫鋁的動(dòng)態(tài)力學(xué)行為以及吸能特性進(jìn)行了研究,并且著重分析了應(yīng)變率以及空心球孔徑尺寸對(duì)空心球/Al復(fù)合泡沫動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的影響規(guī)律;
　　(2)利用LS-DYNA大型有限元軟件,對(duì)軸向落錘沖擊試驗(yàn)以及分離式霍普金森壓桿試驗(yàn)進(jìn)行了數(shù)值模擬,并進(jìn)一步驗(yàn)證試驗(yàn)所得結(jié)論。
　　(3)通過(guò)對(duì)壓縮后試件的斷口表面進(jìn)行剖光,采用電鏡掃描試驗(yàn)技術(shù)對(duì)照片上胞元的變形模式和損傷破壞機(jī)理進(jìn)行研究;

4、
　　(4)通過(guò)對(duì)準(zhǔn)靜態(tài)壓縮試驗(yàn)、軸向落錘沖擊試驗(yàn)以及分離式霍普金森壓桿(SHPB)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析整理,對(duì)如何評(píng)判某種泡沫鋁吸能材料的吸能特性、泡沫鋁材料在什么工作狀態(tài)下吸能特性得到最充分的發(fā)揮、空心微珠鋁基復(fù)合泡沫材料的基體材料、相對(duì)密度、胞孔尺寸以及材料所處的應(yīng)變率對(duì)材料的吸能特性產(chǎn)生何種影響等問(wèn)題進(jìn)行了深入細(xì)致的研究;
　　(5)基于電子顯微鏡所拍攝的電鏡掃描試驗(yàn)照片,利用LS-DYNA大型有限元軟件分別建立了開(kāi)孔泡