蜂窝铝材料面内尺寸效应及应变率影响研究
[Abstract]:Because hexagonal honeycomb structures have a series of excellent characteristics and are widely used, it is necessary to have a comprehensive understanding of them. In practical applications, they are often designed to bear loads in both out-of-plane and in-plane directions, and the properties of polycellular materials are highly correlated with the size, especially the effect of the number of in-plane cells on the mechanical properties of structures. Therefore, the effect of in-plane dimension change on mechanical parameters of specimens during in-plane compression is the main content of this paper. In in-plane compression, the effect of strain rate on deformation mode and mechanical properties is also the focus of our attention without the influence of size effect. The effect of in-plane dimension on the mechanical properties of specimens under in-plane compression and the effect of different strain rates on the deformation modes and mechanical properties were investigated. The deformation modes of honeycomb aluminum specimens with different in-plane sizes and densities are the same during in-plane uniaxial compression, which are periodically superimposed layer by layer until compaction. The macro-stiffness is sensitive to the in-plane dimension when the specimen is compressed in the directions of x_1 and x_2, and tends to be stable when the specimen size increases until N N = 9 9, and the plateau stress of the specimen with smaller relative density (t/D = 0.016) increases with the in-plane dimension until n n = 11 11. The platform stress of t/d=0.026 and 0.02 specimens is not sensitive to the size of the specimens. Finally, the weak boundary layer theory is introduced to explain the reason why the stiffness of the specimens becomes more sensitive to the reduction of the in-plane size when the relative density is small. In the use of honeycomb materials subjected to in-plane force, in order to obtain materials with stable mechanical parameters which are not affected by in-plane size effect, the cell size should be at least n*n=11*11. Then the in-plane quasi-static uniaxial compression numerical simulation should be carried out by using ABAQUS finite element software from x_1 and x_2 directions, respectively, to analyze deformation modes and platform stress. The results are the same as those of the experiments, which verify the reliability of the model. Based on the above reliability analysis and ABAQUS finite element software, a honeycomb aluminum material model with relative density t/d=0.016 and cell size n*n=11*11 is established to avoid the influence of size effect. In-plane quasi-static uniaxial compression was numerically simulated in the directions of x_1 and x_2. It was found that different strain rates have obvious effects on the deformation modes. Under quasi-static and moderate strain rate compression in the direction of x_1, the cell walls near the transverse symmetric axis of the specimen were stacked layer by layer until the specimen was fully compacted. When the strain rate is high, the deformation modes of the two directions change to impact deformation, and the inertia effect is obvious, and the upper bearing surface is obvious. The strain rate increases obviously from quasi-static state to low dynamic state and then to impact state, showing a strong strain rate sensitivity, while the compacted strain increases only slightly before the strain rate reaches 500 in the direction of x2 compression. Then it fluctuates around 0.8, and the densification strain does not change with the increase of strain rate, but fluctuates around 0.85. So honeycomb aluminum is a strain rate sensitive material.
【学位授予单位】:太原理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TB383.4
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,本文编号:2211567
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