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开孔泡沫镍蠕变性质研究

作　者: 伍林
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: 泡沫镍微观结构拉伸蠕变试验有限元模型
分类号: O344.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本文采用实验研究和理论分析相结合的方法,研究了泡沫镍蠕变性能。首先简要介绍了泡沫镍的生产发展和制备工艺以及其规格性能。分析了泡沫镍的微观结构形态,讨论了几个泡沫镍结构参数对于蠕变率的影响:泡沫材料的蠕变率显示出强烈的对相对密度的依赖性;泡沫镍实心支柱情况下,不同支柱截面几何形态对蠕变率的影响相对还是较小的,而在空心支柱情况下,空心部分与实心部分截面尺寸之比对蠕变率有较大影响。在室温下,对泡沫镍试件在保持相对密度不变的条件下做了一系列不同应力水平下的准静态拉伸蠕变试验。并得出以下结论:在常温拉伸加载情况下,开孔泡沫镍相对密度一定,应力越大,蠕变越大,而且应力越大,过渡蠕变期(首阶段蠕变)越短,该阶段蠕变率也越大。Gibson和Ashby所提出的多孔材料结构模型能够很好的描述常温拉伸蠕变实验结果。本文还结合了四种常见的描述泡沫材料的有限元模型:B模型:这种模型中,垂直于加载力方向的支柱弯曲占据蠕变变形主导地位;C模型:这种模型中,平行于加载力方向的支柱的拉伸或者压缩变形占据蠕变变形的主导地位;BC模型:这种模型综合了B和C两种模型的支柱的变形方式,蠕变变形由两方面决定,即垂直于加载力方向的支柱的弯曲变形(如B模型)和平行于加载力方向支柱的拉伸或压缩变形(如C模型);S模型:这种模型由十四面体构成,其支柱与加载力方向成45°,由于承受复杂的弯矩作用发生S形状的变形。通过分析有限元模拟结果,分析方程结果和实际的试验结果,比较并总结出了四种模型所描述蠕变现象的特点。结合所做的泡沫镍拉伸蠕变试验所得出的试验曲线,明显分为首级蠕变率衰减阶段和次级蠕变率接近常数的阶段,跟B模型所展现的现象接近,所以运用B模型的分析方程定性描述和有限元B模型来模拟泡沫镍的拉伸蠕变现象是合理的。即采用Gibson与Ashby所提出的方程来定性描述泡沫镍拉伸蠕变现象是合理的。

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