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开孔与闭孔泡沫铝力学性能的实验研究

作　者: 康颖安
导　师: 张俊彦
学　校: 湘潭大学
专　业: 一般力学与力学基础
关键词: 泡沫铝力学性能应变率敏感性吸能性相对密度胞孔结构
分类号: TB383.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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引　用: 6次
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内容摘要

泡沫铝是以铝或铝合金为骨架,含大量胞孔的三维多孔金属材料,按胞孔结构可分为开孔和闭孔泡沫铝两种。泡沫铝由于具有低密度、独特的表面效应、体积效应、优良的力学、电、热和声学性能,为轻结构、能量吸收和热能管理提供了巨大的潜能。上述性能的组合使其应用范围远远超过单一功能材料,因而泡沫铝在国民经济的各领域和部门具有广泛的应用前景。本文采用实验研究和理论分析相结合的方法,主要研究了两种不同胞孔结构、制备方法不同的开孔与闭孔泡沫铝的基本力学性能,以此为材料制备和工程应用提供理论依据。具体内容包括:对泡沫铝进行准静态压缩实验,研究相对密度对其力学性能的影响,以及泡沫铝的应变率敏感性和胞孔结构对泡沫铝的压缩响应曲线的影响;在此基础上讨论其能量吸收性能,采用参数吸能效率E和理想吸能效率I来表征泡沫铝的吸能特性,吸能效率反映材料本身的一种属性,高的理想吸能效率表明泡沫铝是一种优良的吸能材料。采用分离式Hopkinson压杆(SHPB)测试泡沫铝在高应变率(102～103s-1)下的动态压缩力学性能,得到泡沫铝的应力-应变曲线,进一步研究相对密度对胞孔结构不同的泡沫铝动态力学性能的影响,以及泡沫铝在动态压缩载荷下应变率敏感性及失效机制。进行了泡沫铝在不同相对密度下的准静态拉伸力学性能,得到泡沫铝的拉伸应力-应变曲线,同时与准静态压缩力学性能比较。通过数值模拟的方法,给出泡沫铝压缩与拉伸本构关系。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪论  9-13
  1.1 课题研究背景  9-10
  1.2 国内外研究现状与存在问题  10-11
  1.3 本文研究的主要内容  11-13
第二章泡沫金属的结构、制备、性能与应用  13-22
  2.1 泡沫金属的结构  13-15
  2.2 泡沫金属的制备  15-17
  2.3 泡沫金属的性能  17-19
  2.4 泡沫金属的应用  19-21
  2.5 本章结论  21-22
第三章开孔与闭孔泡沫铝准静态下的压缩力学行为和吸能特性  22-36
  3.1 前言  22
  3.2 泡沫铝的准静态压缩实验  22-24
    3.2.1 试样的准备  22-24
    3.2.2 准静态的压缩实验  24
  3.3 实验结果与讨论  24-35
    3.3.1 相对密度对泡沫铝静态压缩力学性能的影响  24-28
    3.3.2 应变率效应  28-29
    3.3.3 泡沫材料的各向异性  29-30
    3.3.4 胞孔结构的影响  30-31
    3.3.5 泡沫铝的吸能特性  31-35
  3.4 本章结论  35-36
第四章开孔与闭孔泡沫铝动态压缩力学行为  36-47
  4.1 前言  36
  4.2 泡沫铝的动态压缩实验  36-41
    4.2.1 试样的准备  36-37
    4.2.2 SHPB的实验技术原理  37-40
    4.2.3 动态压缩实验  40-41
  4.3 实验结果与讨论  41-45
    4.3.1 相对密度对泡沫铝动态压缩力学性能的影响  41-43
    4.3.2 应变率对泡沫铝动态压缩力学性能的影响  43-44
    4.3.3 变形机理  44-45
  4.4 本章结论  45-47
第五章开孔与闭孔泡沫铝的拉伸力学行为  47-57
  5.1 前言  47
  5.2 泡沫铝的准静态拉伸实验  47-48
    5.2.1 试样的准备  47
    5.2.2 准静态的拉伸实验  47-48
  5.3 实验结果与讨论  48-56
    5.3.1 相对密度对泡沫铝拉伸力学性能的影响  48-51
    5.3.2 泡沫铝拉伸力学性能与压缩性能的比较  51
    5.3.3 泡沫铝本构关系  51-56
  5.4 本章结论  56-57
总结与展望  57-58
参考文献  58-63
致谢  63-64
附录（攻读学位期间发表论文目录）  64

开孔与闭孔泡沫铝力学性能的实验研究

内容摘要

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