铝基粉煤灰漂珠/聚氨酯复合泡沫材料的压缩性能与数值模拟研究
发布时间：2022-05-08 12:36
泡沫铝作为一种新型功能与结构材料在近几年被广泛应用。其自身独特的多孔结构决定了它低密度、高孔隙率和大的比表面积。这些特性使得它具有隔音降噪、缓冲吸能等多种作用,被广泛应用于航空航天、国防军事、汽车防护等领域。因此研究泡沫铝的力学性能与变形行为有着重要意义。为了提高传统泡沫铝的力学性能,出现了一种以泡沫金属为基体、由高聚物填充而成的一类网络交织复合材料（IPC）,通过高聚物的粘弹性来改善泡沫金属材料的力学性能,随着材料的发展,采用含有空心颗粒材料的高聚物填充的泡沫金属材料已成为提高泡沫材料吸能效果的重要手段。本文以研究泡沫铝的力学性能为基础研究了复合泡沫铝的吸能效果以及力学性能,并根据实验所得数据对泡沫铝进行数值模拟,分析数值模拟的可行性。因此本文的具体研究内容如下:（1）对胞孔形态和尺寸较为均匀一致的球形孔开孔泡沫铝开展静动态压缩实验研究,利用数字图像相关法研究了泡沫铝在准静态压缩过程中的宏观和介观变形机理。结果表明:球形孔泡沫具有明显的应变率效应,随着应变率的增加平台应力与屈服强度也随之增加,吸能效率也有所提高。泡沫铝在压缩过程中由于胞元壁厚不均匀和孔壁缺陷的随机分布会出现多条局部变...
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 前言
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 泡沫铝研究现状
1.2.2 复合泡沫铝研究现状
1.2.3 泡沫铝与复合泡沫铝数值模拟研究现状
1.3 本文研究的主要内容及创新点
1.3.1 本文研究的主要内容
第二章 泡沫铝压缩力学性能相关理论及实验设备
2.1 引言
2.2 静态压缩试验装置
2.3 动态压缩实验装置
2.3.1 落锤实验装置
2.3.2 SHPB实验装置
2.4 DIC实验装置
2.5 本章小结
第三章 球形孔开孔泡沫铝的压缩性能实验
3.1 引言
3.2 球形孔开孔泡沫铝的准静态压缩实验
3.2.1 试样选取与参数
3.2.2 密度对泡沫铝力学性能的影响
3.2.3 孔径对泡沫铝力学性能的影响
3.3 球形孔开孔泡沫铝的动态压缩实验
3.3.1 试样选取与参数
3.3.2 动态压缩实验结果分析
3.4 球形孔开孔泡沫铝的静态压缩变形模式研究
3.4.1 试样选取与参数
3.4.2 试验结果与讨论
3.5 本章小结
第四章 复合泡沫铝的压缩性能研究
4.1 引言
4.2 试样制备
4.3 复合泡沫铝静动态压缩实验参数
4.4 复合泡沫铝静态压缩实验
4.4.1 复合泡沫铝基本力学性能
4.4.2 密度与颗粒尺寸对复合泡沫铝的影响
4.5 复合泡沫铝动态压缩结果讨论
4.6 复合泡沫铝本构模型研究
4.6.1 模型选取
4.6.2 确定参数
4.7 本章小结
第五章 泡沫铝压缩实验的数值模拟研究
5.1 引言
5.2 ANSYS/LS-DYNA简介
5.3 有限元模型建立
5.4 数值模拟结果分析
5.4.1 数值模拟的变形结果分析
5.5 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
攻读硕士期间研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]闭孔泡沫铝的动态压缩性能试验研究[J]. 李忠献,张茂轩,师燕超. 振动与冲击. 2017(05)
[2]单轴压缩载荷下闭孔泡沫铝的变形机制[J]. 朱烨飞,孙雨果. 复合材料学报. 2017(08)
[3]开孔泡沫铝动态力学行为的有限元分析[J]. 时文超,梁增友,陈智刚,邓德志. 轻金属. 2016(09)
[4]基于冲击实验的泡沫铝-聚氨酯缓冲性能研究[J]. 孙亮,齐明思,王俊元,赵奇. 包装工程. 2015(15)
[5]基于双目立体视觉与数字散斑图像相关的全场振动测量[J]. 陈忠,陈教豆. 振动与冲击. 2015(13)
[6]聚氨酯泡沫铝动力学性能实验及本构模型研究[J]. 张勇,陈力,陈荣俊,谢卫红. 爆炸与冲击. 2014(03)
[7]基于温度与应变率相互耦合的泡沫铝本构关系[J]. 王鹏飞,徐松林,胡时胜. 高压物理学报. 2014(01)
[8]基于数字图像相关方法对冲击载荷下泡沫铝全场变形过程的测试[J]. 章超,徐松林,王鹏飞. 实验力学. 2013(05)
[9]冲击条件下泡沫铝的细观变形特征分析[J]. 杨宝,汤立群,刘逸平,黄小清,刘泽佳,张纯禹,魏志强. 爆炸与冲击. 2012(04)
[10]高g值加速度冲击试验技术研究[J]. 徐鹏,祖静,范锦彪. 振动与冲击. 2011(04)
博士论文
[1]泡沫铝合金动态力学性能及其吸能机理的研究[D]. 王志华.太原理工大学 2005
硕士论文
[1]数字图像相关方法在动态测试中的应用[D]. 章超.中国科学技术大学 2014
本文编号：3651678
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 前言
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 泡沫铝研究现状
1.2.2 复合泡沫铝研究现状
1.2.3 泡沫铝与复合泡沫铝数值模拟研究现状
1.3 本文研究的主要内容及创新点
1.3.1 本文研究的主要内容
第二章 泡沫铝压缩力学性能相关理论及实验设备
2.1 引言
2.2 静态压缩试验装置
2.3 动态压缩实验装置
2.3.1 落锤实验装置
2.3.2 SHPB实验装置
2.4 DIC实验装置
2.5 本章小结
第三章 球形孔开孔泡沫铝的压缩性能实验
3.1 引言
3.2 球形孔开孔泡沫铝的准静态压缩实验
3.2.1 试样选取与参数
3.2.2 密度对泡沫铝力学性能的影响
3.2.3 孔径对泡沫铝力学性能的影响
3.3 球形孔开孔泡沫铝的动态压缩实验
3.3.1 试样选取与参数
3.3.2 动态压缩实验结果分析
3.4 球形孔开孔泡沫铝的静态压缩变形模式研究
3.4.1 试样选取与参数
3.4.2 试验结果与讨论
3.5 本章小结
第四章 复合泡沫铝的压缩性能研究
4.1 引言
4.2 试样制备
4.3 复合泡沫铝静动态压缩实验参数
4.4 复合泡沫铝静态压缩实验
4.4.1 复合泡沫铝基本力学性能
4.4.2 密度与颗粒尺寸对复合泡沫铝的影响
4.5 复合泡沫铝动态压缩结果讨论
4.6 复合泡沫铝本构模型研究
4.6.1 模型选取
4.6.2 确定参数
4.7 本章小结
第五章 泡沫铝压缩实验的数值模拟研究
5.1 引言
5.2 ANSYS/LS-DYNA简介
5.3 有限元模型建立
5.4 数值模拟结果分析
5.4.1 数值模拟的变形结果分析
5.5 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
攻读硕士期间研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]闭孔泡沫铝的动态压缩性能试验研究[J]. 李忠献,张茂轩,师燕超. 振动与冲击. 2017(05)
[2]单轴压缩载荷下闭孔泡沫铝的变形机制[J]. 朱烨飞,孙雨果. 复合材料学报. 2017(08)
[3]开孔泡沫铝动态力学行为的有限元分析[J]. 时文超,梁增友,陈智刚,邓德志. 轻金属. 2016(09)
[4]基于冲击实验的泡沫铝-聚氨酯缓冲性能研究[J]. 孙亮,齐明思,王俊元,赵奇. 包装工程. 2015(15)
[5]基于双目立体视觉与数字散斑图像相关的全场振动测量[J]. 陈忠,陈教豆. 振动与冲击. 2015(13)
[6]聚氨酯泡沫铝动力学性能实验及本构模型研究[J]. 张勇,陈力,陈荣俊,谢卫红. 爆炸与冲击. 2014(03)
[7]基于温度与应变率相互耦合的泡沫铝本构关系[J]. 王鹏飞,徐松林,胡时胜. 高压物理学报. 2014(01)
[8]基于数字图像相关方法对冲击载荷下泡沫铝全场变形过程的测试[J]. 章超,徐松林,王鹏飞. 实验力学. 2013(05)
[9]冲击条件下泡沫铝的细观变形特征分析[J]. 杨宝,汤立群,刘逸平,黄小清,刘泽佳,张纯禹,魏志强. 爆炸与冲击. 2012(04)
[10]高g值加速度冲击试验技术研究[J]. 徐鹏,祖静,范锦彪. 振动与冲击. 2011(04)
博士论文
[1]泡沫铝合金动态力学性能及其吸能机理的研究[D]. 王志华.太原理工大学 2005
硕士论文
[1]数字图像相关方法在动态测试中的应用[D]. 章超.中国科学技术大学 2014
本文编号：3651678
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