多孔材料压缩变形行为及吸能性能的研究

发布时间：2017-06-23 16:00

  本文关键词：多孔材料压缩变形行为及吸能性能的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：多孔材料因其独特的结构而引起人们广泛关注,尤其是泡沫金属作为结构功能一体化材料,具有轻质、高比强度、高能量吸收、电磁波吸收性好、抗热震、能再生等诸多优良特性,被广泛应用于消声、减震、吸能缓冲等方面,在航空、航天、汽车等高科技领域发挥了重要的作用。本课题对使用填加造孔剂法制备的开孔泡沫金属材料进行准静态单轴压缩试验,并基于数字图像相关法,使用非接触全场应变测量系统(VIC-3D)构建其压缩过程中的位移场及应变场,分析泡沫金属材料的力学响应及裂纹扩展过程。通过对比不同结构特性泡沫金属的准静态压缩力学响应,研究孔隙率、孔径、孔形状及材料属性对泡沫铝力学性能和吸能性能的影响。研究发现,外部环境噪声对DIC测量系统影响很小,系统稳定且适用性强。针对DIC测量系统内部影响参数,研究网格尺寸和步长大小对测试结果的影响,确定对于本试验中散斑图像的最优网格尺寸和步长,分别为25像素和6像素。试验结果表明,泡沫铝的力学响应均呈现三个阶段,即线弹性阶段,塑性平台阶段及致密化阶段。随孔隙率越高,泡沫铝的屈服强度降低,塑性平台阶段增长,吸能能力减小。相同孔隙率下,孔径越小,泡沫铝的屈服强度降低,塑性平台阶段增长,吸能能力减小。圆形孔洞的泡沫铝屈服强度和吸能能力大于不规则孔洞的泡沫铝。材料属性对泡沫金属影响最大,加有CNTs增强相的复合泡沫铝材料,其屈服强度最大,吸能能力最强。而2024泡沫铝合金由于其基体组织脆性,虽然屈服强度较大,但塑性平台不稳定,吸能能力较差。
【关键词】：泡沫金属 数字图像相关法 应变场 力学行为
【学位授予单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB383.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-21
• 1.1 课题研究背景及意义10-11
• 1.2 数字图像相关技术基本原理11-14
• 1.3 国内外数字图像相关技术研究现状14-19
• 1.3.1 测量形变范围研究15
• 1.3.2 测量应变速率范围研究15-16
• 1.3.3 适用环境温度范围研究16-17
• 1.3.4 适用载荷形式研究17
• 1.3.5 测量对象的材料种类17-19
• 1.4 本文研究的目的和内容19-21
• 1.4.1 本文研究的目的及意义19-20
• 1.4.2 本文研究的主要内容20-21
• 第二章 试验方法与材料21-29
• 2.1 DIC测试系统介绍21-22
• 2.2 试验材料22-23
• 2.3 DIC测量方法23-29
• 2.3.1 散斑制备23-26
• 2.3.2 相机设置26-27
• 2.3.3 系统校正27-28
• 2.3.4 图样采集28
• 2.3.5 软件处理28-29
• 第三章 DIC测试系统内部参数对测试结果的影响29-34
• 3.1 图像噪声对测试结果的影响29-31
• 3.2 网格尺寸对测试结果的影响31-32
• 3.3 步长大小对测试结果的影响32-34
• 第四章 基于DIC技术的多孔材料结构参数影响研究34-59
• 4.1 基于DIC技术的泡沫铝压缩行为及位移应变场分析34-40
• 4.1.1 位移场分析35-38
• 4.1.2 应变场分析38-40
• 4.2 基于DIC技术的泡沫铝压缩过程裂纹扩展分析40-43
• 4.3 孔隙率对泡沫铝力学性能的影响43-47
• 4.4 孔径对泡沫铝力学性能的影响47-50
• 4.5 孔形状对泡沫铝力学性能的影响50-54
• 4.6 材料属性对泡沫金属力学性能的影响54-59
• 第五章 结论与展望59-61
• 参考文献61-65
• 致谢65-66
• 作者简介66

  本文关键词：多孔材料压缩变形行为及吸能性能的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：475513