泡沫铝填充铝合金圆管构件轴压及轴向冲击性能研究
发布时间：2021-12-30 23:52
近年来恐怖袭击以及自然灾害等意外事故频发,为提高建筑结构在遭受爆炸、冲击等极端偶然荷载作用时的安全性能,建筑结构的抗冲击防护成为了当下的研究热点。其中由金属管件和泡沫材料相结合形成的复合材料构件耗能性能优越,在航天、汽车等领域应用广泛。基于以上背景,本文提出泡沫铝填充6082-T6高强铝合金圆管的新型复合构件,对其在轴压和轴向冲击荷载作用下的响应特征、破坏机理及耗能性能开展试验和数值模拟研究,主要研究工作包括以下几部分:（1）6082-T6铝合金本构模型及失效准则进行了15次6082-T6铝合金材料单轴拉伸试验,得到不同壁厚铝合金的弹性模量、伸长率和抗拉强度等材料参数,发现铝合金的应力-应变曲线与Jackson-Cook模型吻合较好。选取Cockcroft-Latham韧性断裂准则作为判定材料失效的方法,结合材料拉伸试验与有限元模拟结果获得不同壁厚铝合金的临界失效塑性应变能Wcr,结果表明该方法可较好的模拟铝合金在常温下的失效行为。（2）泡沫铝填充铝合金圆管构件的轴压性能研究设计制作了20个铝合金空管构件和泡沫铝填充铝合金圆管构件,并对其开展轴压试验研究,获得了试件在轴压全过程中的变形...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
泡沫铝及泡
寤骱稍?时的变形和振动，避免结构发生较大的变形，为建筑物本身安全或防护工程后的人身安全提供保障。而现有研究中对此类构件的研究较少，且大部分针对汽车领域，其研究成果不能直接应用到建筑工程领域。因此，研究泡沫材料和金属构件结合形成的复合构件具有十分重要的研究意义和实际价值。泡沫铝是泡沫金属的一种，是通过发泡工艺等方法人工制成的，由整体骨架和内部的孔隙组成，主体材料为铝合金，内部孔隙在发泡过程中形成，根据泡孔之间是否相通分为开孔和闭孔两类泡沫铝，如图1所示。由于其内部存在较多孔隙，泡图1-1泡沫铝及泡沫铝填充复合构件
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-3-图1-3上海辰山植物园温室图1-4杭州庆春路人行天桥新型高强铝合金材料是在普通铝合金优点的基础上，通过特殊的固溶处理等工艺提高了材料强度（抗拉强度标准值可达到290N/mm2~350N/mm2左右）、具有良好的焊接性能和表面处理性能、弥补了普通铝合金强塑比差的缺陷、且有利于环境保护，回收利用价值高。铝合金与其他常用金属相比最大的优势便是可挤压成型，可制作出轧制等技术无法形成的合理截面。在建筑结构领域，与其他金属材料相比，铝合金具有无与伦比的优势和特点，广泛应用于围护铝合金结构、半承重铝合金结构和承重铝合金结构中。铝合金结构的耐腐蚀能力强，且其密度较低，比强度很高，易回收，再处理成本低，由于其轻质高强的特性还可以降低自重，降低承重结构的造价，还能减小地震中桥梁和高层楼房的惯性力。钢材在低温下会有冷脆形象，而铝合金的强度不会降低且不会发生脆断，是一种理想的低温金属材料，可用于极地和纬度较高地带的建筑结构。目前中国极为重视铝合金在生产生活中的应用[8]，国内企业在新型高强铝合金的产品开发、生产能力和规模上不断发展，为高强铝合金在我国土木领域的广泛应用提供了必要条件。1.2国内外研究现状及分析1.2.1铝合金构件在建筑结构中的应用及其抗冲击性能的研究现状在土木行业中大量使用铝合金作为结构构件是不可阻挡的新趋势，铝合金不但轻质、高强、耐腐蚀和低温，具有其他金属及其合金所没有的优点，并且其外观新颖，时代感强，在施工过程中比较方便，因此，铝合金在大跨空间建筑、体育尝博物馆、歌剧院等建筑领域具有极其广阔的前景。国外铝合金的研究工作始于1940年左右[9]，研究工作已处于完善阶段。从材料、构件、连接到结构整体的计算与设计，
【参考文献】：
期刊论文
[1]RPUF填充薄壁圆钢管短柱构件的轴压力学性能[J]. 支旭东,郭梦慧,武启剑,李奇训,周军. 哈尔滨工业大学学报. 2019(06)
[2]铝合金薄壁多角管轴向冲击吸能特性研究[J]. 孙宏图,王健,申国哲,胡平. 机械强度. 2018(01)
[3]横向冲击载荷下泡沫铝夹芯双圆管的吸能研究[J]. 刘志芳,王军,秦庆华. 兵工学报. 2017(11)
[4]侧向冲击载荷下金属薄壁圆管内填充泡沫铝的吸能特性研究[J]. 黄志超,刘志芳,路国运. 太原理工大学学报. 2017(02)
[5]铝合金薄壁方管轴向冲击变形及断裂行为研究[J]. 孙宏图,王健,何士龙,申国哲,胡平. 机械强度. 2016(02)
[6]冲击载荷作用下金属圆柱壳能量吸收研究[J]. 戴向胜,马建敏. 振动与冲击. 2012(06)
[7]泡沫铝衰减冲击波压力的理论分析[J]. 康建功,石少卿,陈进. 振动与冲击. 2010(12)
[8]铝泡沫夹层结构抗爆炸性能仿真分析及优化[J]. 韩守红,吕振华. 兵工学报. 2010(11)
[9]爆炸荷载下泡沫铝复合结构耗能性能分析[J]. 阎石,黎伟. 水利与建筑工程学报. 2010(01)
[10]开孔泡沫铝填充圆管的准静态压缩行为[J]. 刘伟明,程和法,黄笑梅,潘振亚. 爆炸与冲击. 2009(06)
博士论文
[1]轻质吸能材料和结构的耐撞性分析与设计优化[D]. 张宗华.大连理工大学 2010
硕士论文
[1]铝基复合泡沫填充圆管抗剪及抗冲击力学性能研究[D]. 王理.哈尔滨工业大学 2018
[2]冲击下内嵌泡沫铝节点耗能性能试验研究及其优化设计[D]. 应文剑.哈尔滨工业大学 2018
[3]冲击作用下铝基复合泡沫填充管动态力学及吸能性能研究[D]. 丁珂.哈尔滨工业大学 2017
[4]轻质铝泡沫夹芯板抗爆性能仿真与多目标优化设计[D]. 杨丽君.大连理工大学 2014
[5]军车装甲用蜂窝夹层板的抗弹性研究及优化[D]. 王栋.大连理工大学 2013
本文编号：3559209
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
泡沫铝及泡
寤骱稍?时的变形和振动，避免结构发生较大的变形，为建筑物本身安全或防护工程后的人身安全提供保障。而现有研究中对此类构件的研究较少，且大部分针对汽车领域，其研究成果不能直接应用到建筑工程领域。因此，研究泡沫材料和金属构件结合形成的复合构件具有十分重要的研究意义和实际价值。泡沫铝是泡沫金属的一种，是通过发泡工艺等方法人工制成的，由整体骨架和内部的孔隙组成，主体材料为铝合金，内部孔隙在发泡过程中形成，根据泡孔之间是否相通分为开孔和闭孔两类泡沫铝，如图1所示。由于其内部存在较多孔隙，泡图1-1泡沫铝及泡沫铝填充复合构件
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-3-图1-3上海辰山植物园温室图1-4杭州庆春路人行天桥新型高强铝合金材料是在普通铝合金优点的基础上，通过特殊的固溶处理等工艺提高了材料强度（抗拉强度标准值可达到290N/mm2~350N/mm2左右）、具有良好的焊接性能和表面处理性能、弥补了普通铝合金强塑比差的缺陷、且有利于环境保护，回收利用价值高。铝合金与其他常用金属相比最大的优势便是可挤压成型，可制作出轧制等技术无法形成的合理截面。在建筑结构领域，与其他金属材料相比，铝合金具有无与伦比的优势和特点，广泛应用于围护铝合金结构、半承重铝合金结构和承重铝合金结构中。铝合金结构的耐腐蚀能力强，且其密度较低，比强度很高，易回收，再处理成本低，由于其轻质高强的特性还可以降低自重，降低承重结构的造价，还能减小地震中桥梁和高层楼房的惯性力。钢材在低温下会有冷脆形象，而铝合金的强度不会降低且不会发生脆断，是一种理想的低温金属材料，可用于极地和纬度较高地带的建筑结构。目前中国极为重视铝合金在生产生活中的应用[8]，国内企业在新型高强铝合金的产品开发、生产能力和规模上不断发展，为高强铝合金在我国土木领域的广泛应用提供了必要条件。1.2国内外研究现状及分析1.2.1铝合金构件在建筑结构中的应用及其抗冲击性能的研究现状在土木行业中大量使用铝合金作为结构构件是不可阻挡的新趋势，铝合金不但轻质、高强、耐腐蚀和低温，具有其他金属及其合金所没有的优点，并且其外观新颖，时代感强，在施工过程中比较方便，因此，铝合金在大跨空间建筑、体育尝博物馆、歌剧院等建筑领域具有极其广阔的前景。国外铝合金的研究工作始于1940年左右[9]，研究工作已处于完善阶段。从材料、构件、连接到结构整体的计算与设计，
【参考文献】：
期刊论文
[1]RPUF填充薄壁圆钢管短柱构件的轴压力学性能[J]. 支旭东,郭梦慧,武启剑,李奇训,周军. 哈尔滨工业大学学报. 2019(06)
[2]铝合金薄壁多角管轴向冲击吸能特性研究[J]. 孙宏图,王健,申国哲,胡平. 机械强度. 2018(01)
[3]横向冲击载荷下泡沫铝夹芯双圆管的吸能研究[J]. 刘志芳,王军,秦庆华. 兵工学报. 2017(11)
[4]侧向冲击载荷下金属薄壁圆管内填充泡沫铝的吸能特性研究[J]. 黄志超,刘志芳,路国运. 太原理工大学学报. 2017(02)
[5]铝合金薄壁方管轴向冲击变形及断裂行为研究[J]. 孙宏图,王健,何士龙,申国哲,胡平. 机械强度. 2016(02)
[6]冲击载荷作用下金属圆柱壳能量吸收研究[J]. 戴向胜,马建敏. 振动与冲击. 2012(06)
[7]泡沫铝衰减冲击波压力的理论分析[J]. 康建功,石少卿,陈进. 振动与冲击. 2010(12)
[8]铝泡沫夹层结构抗爆炸性能仿真分析及优化[J]. 韩守红,吕振华. 兵工学报. 2010(11)
[9]爆炸荷载下泡沫铝复合结构耗能性能分析[J]. 阎石,黎伟. 水利与建筑工程学报. 2010(01)
[10]开孔泡沫铝填充圆管的准静态压缩行为[J]. 刘伟明,程和法,黄笑梅,潘振亚. 爆炸与冲击. 2009(06)
博士论文
[1]轻质吸能材料和结构的耐撞性分析与设计优化[D]. 张宗华.大连理工大学 2010
硕士论文
[1]铝基复合泡沫填充圆管抗剪及抗冲击力学性能研究[D]. 王理.哈尔滨工业大学 2018
[2]冲击下内嵌泡沫铝节点耗能性能试验研究及其优化设计[D]. 应文剑.哈尔滨工业大学 2018
[3]冲击作用下铝基复合泡沫填充管动态力学及吸能性能研究[D]. 丁珂.哈尔滨工业大学 2017
[4]轻质铝泡沫夹芯板抗爆性能仿真与多目标优化设计[D]. 杨丽君.大连理工大学 2014
[5]军车装甲用蜂窝夹层板的抗弹性研究及优化[D]. 王栋.大连理工大学 2013
本文编号：3559209
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