往复荷载作用下泡沫铝夹芯梁结构的力学行为研究
本文关键词: 泡沫铝夹芯梁 弯曲疲劳 厚跨比 疲劳寿命 刚度退化 出处:《东南大学》2015年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:泡沫铝材料具有良好的力学、电磁学、和声学性能,广泛应用于航空航天、建筑结构、船舶技术、汽车工程等领域。单纯的泡沫铝无法作为工程结构构件,通常与传统的致密金属组成的复合夹芯结构实现了其最佳的力学特性,并且泡沫铝夹芯结构的可设计性强。目前,对泡沫铝及其夹芯结构的力学性能研究主要集中在静态力学性能以及冲击力学性能,而对其疲劳性能的研究非常匮乏。在工程实践中,工程结构经常面临着循环荷载作用,因此,深入研究泡沫铝夹芯结构在往复荷载作用下的力学行为就变得十分迫切。本文以实验研究为主,结合理论分析研究了闭孔泡沫铝夹芯梁结构在循环弯曲荷载下的力学行为。主要的研究内容及成果如下:(一)实验研究了泡沫铝夹芯梁结构在三点弯曲条件下的准静态力学性能,分析了不同厚跨比对泡沫铝夹芯梁结构的极限承载能力、吸能特性、承载能力稳定性的影响,总结出试样破坏模式的发展规律;综合考虑承载、吸能性能,给出了此种结构较合理设计的方法。(二)结合现有纯拉压试验设备,设计并加工了能更好实现三点弯曲模式的疲劳试验夹具。对优化设计的泡沫铝夹芯梁结构完成了三点弯曲往复荷载试验,分析获得结构尺寸对其往复弯曲荷载性能的影响规律,以及结构破坏模式的影响形式和刚度退化的机制。结果表明:结构循环寿命随着厚跨比的增加而逐渐减小。(三)完成钢面板的泡沫铝夹芯结构往复三点弯曲试验,结果显示:与铝面板的泡沫铝夹芯结构相比,钢面板的循环寿命有一定程度的提高,但后者的结构破坏模式规律性较不明显。
[Abstract]:Aluminum foam materials have good mechanical, electromagnetic, and acoustic properties, and are widely used in aerospace, building structures, ship technology, automotive engineering and other fields. Pure aluminum foam can not be used as engineering structural components. The composite sandwich structure usually composed with traditional dense metal achieves the best mechanical properties, and the foam aluminum sandwich structure has strong designability at present. The mechanical properties of aluminum foam and its sandwich structures are mainly focused on static mechanical properties and impact mechanical properties, but the fatigue properties of aluminum foam and its sandwich structures are very scarce. Engineering structures often face cyclic loading, so it is urgent to study the mechanical behavior of aluminum foam sandwich structures under reciprocating loads. Combined with theoretical analysis, the mechanical behavior of closed cell aluminum sandwich beam structure under cyclic bending load is studied. The main contents and results are as follows: (1). The quasi-static mechanical properties of aluminum foam sandwich beam structure under three point bending conditions were studied experimentally. The effects of different thickness / span ratios on the ultimate bearing capacity, energy absorption characteristics and stability of the aluminum sandwich beam structure are analyzed, and the development rule of the failure mode of the specimen is summarized. Considering the bearing capacity and energy absorption performance, the reasonable design method of this kind of structure is given. (2) combined with the existing pure tension and compression test equipment. The fatigue test fixture which can better realize the three-point bending mode is designed and machined, and the three-point bending reciprocating load test is completed for the optimized design of aluminum sandwich beam structure. The influence of structure size on the behavior of reciprocating bending load is analyzed. The results show that the cyclic life of the structure decreases with the increase of the ratio of thickness to span. (3). The three-point bending test of aluminum foam sandwich structure is completed. The results show that the cyclic life of steel panel is improved to some extent compared with the aluminum foam sandwich structure, but the failure mode of the latter is not obvious.
【学位授予单位】:东南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TB383.4
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 姜斌,赵乃勤;泡沫铝的制备方法及应用进展[J];金属热处理;2005年06期
2 程慧静;张崇民;苗信成;袁皓;孙文刚;;泡沫铝的研究现状与应用展望[J];鞍山科技大学学报;2005年06期
3 杨国俊;姚广春;;泡沫铝在交通运输中的应用[J];公路交通科技;2006年11期
4 康颖安;张俊彦;赵荣国;;泡沫铝结构对其拉伸力学性能的影响[J];机械工程材料;2006年09期
5 刘欣;薛向欣;张瑜;张淑会;段培宁;张虎;;泡沫铝复合材料的研究[J];材料导报;2007年01期
6 杨国俊;王兴明;姚广春;;泡沫铝工程化生产中某些技术问题的探讨及对策[J];材料与冶金学报;2007年02期
7 张斌;左孝青;张帆;;泡沫铝的制备技术[J];有色金属加工;2008年06期
8 高峰;;泡沫铝研究与应用进展[J];江苏冶金;2008年02期
9 丁龙;魏永生;何德坪;;废泡沫铝回收及循环利用[J];有色金属加工;2008年01期
10 李大武;孙挺;;泡沫铝发泡剂研究进展[J];材料导报;2008年09期
相关会议论文 前10条
1 姚广春;;先进防暴材料—泡沫铝[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第7分册)[C];2010年
2 刘文祥;张德志;秦学军;钟方平;;泡沫铝超高速碰撞数值计算方法[A];第十届全国冲击动力学学术会议论文摘要集[C];2011年
3 张晓晴;黄小清;汤立群;;泡沫铝填充圆管三点弯曲性能研究[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(下)[C];2007年
4 刘红;解茂昭;尹洪超;王德庆;;泡沫铝制备过程气泡生成尺寸的数值模拟研究[A];2009中国功能材料科技与产业高层论坛论文集[C];2009年
5 张健;赵桂平;卢天健;;闭孔泡沫铝应变率效应的实验研究[A];第九届全国冲击动力学学术会议论文集(下册)[C];2009年
6 邹广平;唱忠良;明如海;夏培秀;王群;;泡沫铝夹心板的动态冲击性能研究[A];第九届全国冲击动力学学术会议论文集(下册)[C];2009年
7 董姝言;赵桂平;卢天健;;泡沫铝多轴屈服行为实验研究[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
8 郑宇轩;曾繁;胡时胜;;爆炸波在泡沫铝中传播规律的实验研究[A];第六届全国爆炸力学实验技术学术会议论文集[C];2010年
9 陈锋;刘斌;沈骏;;粉末冶金泡沫铝的研究进展及应用[A];2004年中国材料研讨会论文摘要集[C];2004年
10 孙伟成;;三维网状泡沫铝、泡沫铝卷毯生产工艺[A];2004年中国材料研讨会论文摘要集[C];2004年
相关重要报纸文章 前3条
1 王君;七二五所试产大规格泡沫铝[N];中国船舶报;2008年
2 张国华;七二五所泡沫铝项目获河南省支持[N];中国船舶报;2008年
3 记者 吴长锋;中国月球车有了国产防护服[N];科技日报;2006年
相关博士学位论文 前10条
1 郑伟;含泡沫铝吸波层陶瓷复合装甲设计及其抗侵彻特性研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
2 于英华;泡沫铝/环氧树脂复合材料力学行为及应用研究[D];辽宁工程技术大学;2007年
3 李大武;氢化稀土和氢化锆制备泡沫铝的研究[D];东北大学;2010年
4 田杰;泡沫铝的冲击波衰减和抗爆震特性研究[D];中国科学技术大学;2006年
5 郭刘伟;泡沫铝夹芯双管结构的力学行为研究[D];中国科学技术大学;2010年
6 习会峰;泡沫铝夹芯板高温下冲击力学性能的研究[D];华南理工大学;2014年
7 刘欢;泡沫铝材料的吸能与防爆特性研究[D];东北大学;2014年
8 杨昆;泡沫铝填充结构汽车车架耐撞性及动态特性研究[D];辽宁工程技术大学;2013年
9 王辉;基于新型缓释发泡剂的闭孔泡沫铝制备、表征与工程化[D];中南大学;2014年
10 穆永亮;闭孔泡沫铝压缩吸能性能研究[D];东北大学;2011年
相关硕士学位论文 前10条
1 魏志强;冲击条件下泡沫铝的细观变形测量与变形特征分析[D];华南理工大学;2011年
2 孔令东;基于细观模型的闭孔泡沫铝热应力分析[D];华南理工大学;2012年
3 郝青显;泡沫铝夹层板仿真建模及压缩性能研究[D];昆明理工大学;2015年
4 胡松;泡沫铝的熔体半连续发泡制备技术研究[D];昆明理工大学;2015年
5 孙建;气体爆炸作用下泡沫铝夹层板结构动态力学响应研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
6 任鑫磊;小孔径泡沫铝材料制备及力学性能研究[D];河南科技大学;2015年
7 马骏;泡沫铝填充管结构力学性能研究[D];广西大学;2014年
8 李军晖;泡沫铝钎焊工艺及性能的研究[D];河北工业大学;2015年
9 黄志超;侧向载荷下泡沫铝填充薄壁金属圆管的变形与吸能特性[D];太原理工大学;2016年
10 代炜;爆炸载荷下V型泡沫铝夹芯板的动态响应[D];太原理工大学;2016年
,本文编号:1475985
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/1475985.html