鋁基復(fù)合泡沫填充圓鋼管靜態(tài)力學(xué)及吸能性能研究.pdf

1、恐怖主義的滋生和蔓延，對當(dāng)今世界各國的安全和社會穩(wěn)定構(gòu)成了重大威脅。美國“911”世貿(mào)大廈恐怖襲擊事件以后，工程結(jié)構(gòu)的抗爆抗沖擊性能逐漸成為當(dāng)前土木工程領(lǐng)域的研究熱點。目前，工程上常用的緩沖吸能構(gòu)件主要有薄壁金屬管構(gòu)件和泡沫金屬填充管構(gòu)件，這兩類構(gòu)件經(jīng)過工程實踐的驗證，有著優(yōu)異的緩沖吸能能力。近年來，國內(nèi)外學(xué)者以粉煤灰空心球和金屬鋁制備出了一種鋁基復(fù)合泡沫材料，該種材料相比普通的泡沫金屬具有更高的屈服強度和更強的能量吸收性能，但是其容易

2、產(chǎn)生脆性破壞，不易單獨制成吸能構(gòu)件使用。若將該種新型材料與薄壁金屬管相結(jié)合，制備成鋁基復(fù)合泡沫填充管構(gòu)件，勢必能取得良好的吸能效果。
　　本文制備了空心球平均粒徑分別為150μm、200μm和300μm的鋁基復(fù)合泡沫材料，結(jié)合304不銹鋼管將其制備成鋁基復(fù)合泡沫填充管，對其在軸向壓縮、橫向壓縮和三點彎曲作用下的靜力性能進行了研究，具體的研究工作如下：
　?。?）使用電子萬能試驗機對三種不同芯材粒徑的鋁基復(fù)合泡沫填充管進行了軸

3、向壓縮試驗，給出了一系列評價填充管力學(xué)性能和吸能性能的指標(biāo)，研究了芯材種類、徑厚比、高徑比等參數(shù)對試件變形失效機理、力學(xué)性能和吸能性能的影響。使用有限元軟件LS-DYNA對試驗結(jié)果進行了模擬，并進一步研究了壁厚對試件平均壓縮荷載的影響，擬合出了填充管平均壓縮荷載的公式。
　?。?）使用電子萬能試驗機對鋁基復(fù)合泡沫填充管進行了橫向壓縮試驗，研究了芯材種類、徑厚比對試件變形失效機理、力學(xué)性能和吸能性能的影響。通過數(shù)值模擬的方法研究了壁