文档介绍：摘要泡沫金属材料作为一种新型的多功能工程材料,以其低密度、高比强度和比硬度以及良好的吸能、隔音、绝热、抗腐蚀性能,在各种军用和民用的工程结构展现出广泛的应用前景。由于填充泡沫铝可以大大改善薄壁结构的力学性能,泡沫金属填充薄壁结构正受到广泛的研究。薄壁圆管是比较常用的轻型承载结构,泡沫铝填充薄壁圆管弯曲行为研究很少,对其深入研究是非常有必要的。本文主要采用实验的方法研究了泡沫铝填充薄壁铝合金圆管在准静态和低速冲击下的三点弯曲变形模式和力学性能,同时用有限元分析软件对实验进行了数值模拟分析。研究结果表明,填充泡沫铝后改变了结构变形模式,包括抑制了截面的扁化、减小了局部压入量,结构变形集中在压头下一小段区域内,位移场趋于三角形分布,填充结构最后以下缘拉裂破坏。另外填充泡沫铝后大大提高了结构承载力,而且填充结构在~定的位移范围内保持较高的承载力水平。接着傲了结构低速冲击下的三点弯曲实验。比较低速冲击和准静态两种加载方式,相同结构的变形模式基本相同。另外,管壁厚度、泡沫铝对结构变形的影响也相似。落锤冲击力普遍高于准静态时的雇肪惭力,冲击力功有部分转化为圆管结构的动能。随后用软件通过建立三点弯曲实验的数值模型,模拟梁的三点弯曲力学行为,数值模拟结果和实验结果符合较好。数值计算不同压头直径对结构承载力的影响,同时分析了结构承载机理。另外,数值模拟研究了泡沫铝部分填充圆管,分析了不同填充长度的影响。最后在蚏赜诳展芡淝形Q芯砍晒∩希贸鎏充管三点弯曲行为半经验办理论的理论结果。关键词:泡沫铝,薄壁圆管,三点弯曲,低速冲击,有限元分析
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作者签名:雏卓起加旰朐虑扇中国科学技术大学学位论文相关声明本人声明所呈交的学位论文,是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。本人授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权,即:学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅,可以将学位论文编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。
致谢值此论文脱稿之际,谨将最诚挚、最崇高的敬意献给我的导蜘虞吉林教授。虞老师渊博的学识、对物理本质敏锐的洞察力、严谨求实的治学态度、不辞辛劳的工作精神以及循循善诱的教导方法,都长远而深刻地影响了我的学习和成长,使我不仅在知识和科研经验上受益匪浅,在做人和处世上更是受益终身。本文从选题、调研到具体研究工作的展开,以及论文的撰写和修正,事无巨细,都得到了虞老师悉心的指导和全力的支持、倾注了虞老师大量的心血。愈临近截稿,我越深切地体会到我从虞老师身上学到的远不及虞老师所教导给我的,我深深地后悔没有能够好好把握三年的短暂时光,更多地、更深入地向虞老师求教。在此,衷心地感谢虞老师对我的教诲和启迪。非常感谢中国科学技术大学力学和机械工程系文鹤鸣教授、唐志平教授、胡时胜教授、李永池教授等多位老师上课时的谆谆教导,和张寒虹高级工程师、刘云平老师、俞飞老师在实验工作方面的帮助。作者要特别感谢本实验室的李剑荣副教授在本文研究工作展开过程中和作者的深入讨论,以及给予的细心指导和多有教益的建设性意见,是本文能够顺利成文不可或缺的基础。同时感谢实验室王二恒、郑志军、寇东鹏、林静、郭刘伟、刘耀东、李成、廖深飞炳兄弟们的帮助腿谇⑾啻ΑS绕涓行恢V揪π郑谖已习和课题研究中认真指导和悉心讲解,让我获益良多。这些都将成为作者生命中的一段难忘记忆。本文得到了国家自然科学基金的资助,谨此致谢。感谢所有支持和关心过我的人。
第伦凼§泡沫铝力学性能及研究现状§引言存在的一个问题是局部屈曲、压入变形使结构垮塌失效,填充泡沫铝正好良好的吸声隔音效果。泡沫金属的基体材料可以是铝、铁、锌、钛等金属泡沫金属是一种新型的多孔材料,有许多独特的特性例如超轻、耐撞击、高效散热等等。泡沫铝的应用越来越广泛,研究也逐渐深入完善。薄壁结构是常用的工程结构,其研究应用也由来已久。。超轻多孔金属具有高孔隙率的特点,其微结构按规则程度可分为无序和有序两大类,前者包括泡沫材料后者主要是点阵材料。通常多孔金属材料单位体积的重量仅是实体材料的蚋轻,且不同构形的微观结构对材料的力学及其它物理特性有显著影响。超轻多孔金属材料的高孔隙率使其具有独特的多功能复合特性,包括轻咔咳汀⒛妥不高比强、高比刚度咝⑷取⒏羧或一定比例成分的金属合金,其中泡沫铝是一种较为常用的泡沫金属,典型泡沫铝结构如图所示】。湛着菽开孔泡沫铝图典型