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、高比強度、高比剛度、以及優(yōu)良的緩沖吸能效果?？招奈⒅殇X基復(fù)合泡沫材料在實際應(yīng)用中對于承受動態(tài)載荷有著天然的優(yōu)勢。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)及空心球增強體對材料的加強作用,使得復(fù)合泡沫材料具有較高的破壞強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、沖擊載荷時能夠吸收大量的能量,減輕爆

2、炸、沖擊載荷對結(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、高三個應(yīng)變率梯度下的動態(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行了深入研究,詳細的研究內(nèi)容如下:
　　(1)采用準靜態(tài)壓縮試驗技術(shù)、軸向落錘沖擊試驗技術(shù)以及分離式霍普金森壓桿(SHPB)實驗技術(shù)

3、對空心微珠鋁基復(fù)合泡沫材料在低、中、高三個應(yīng)變率梯度下泡沫鋁的動態(tài)力學(xué)行為以及吸能特性進行了研究,并且著重分析了應(yīng)變率以及空心球孔徑尺寸對空心球/Al復(fù)合泡沫動態(tài)力學(xué)性能的影響規(guī)律;
　　(2)利用LS-DYNA大型有限元軟件,對軸向落錘沖擊試驗以及分離式霍普金森壓桿試驗進行了數(shù)值模擬,并進一步驗證試驗所得結(jié)論。
　　(3)通過對壓縮后試件的斷口表面進行剖光,采用電鏡掃描試驗技術(shù)對照片上胞元的變形模式和損傷破壞機理進行研究;

4、
　　(4)通過對準靜態(tài)壓縮試驗、軸向落錘沖擊試驗以及分離式霍普金森壓桿(SHPB)試驗結(jié)果進行分析整理,對如何評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、相對密度、胞孔尺寸以及材料所處的應(yīng)變率對材料的吸能特性產(chǎn)生何種影響等問題進行了深入細致的研究;
　　(5)基于電子顯微鏡所拍攝的電鏡掃描試驗照片,利用LS-DYNA大型有限元軟件分別建立了開孔泡