泡沫金属填充钢管构件力学性能及吸能特性研究

发布时间：2025-02-06 12:54

　　薄壁金属管可作为结构的耗能构件,具有质量轻、制造工艺简单的特点,在汽车制造业、建筑行业、航空航天等领域得到广泛的应用。薄壁金属管的耗能是通过构件本身的塑性变形来完成,但由于缺少侧向约束,薄壁金属管的变形区间较大,容易发生局部失稳。随着泡沫金属制造工艺的日渐成熟,泡沫金属的工程实际应用得到长足的发展。泡沫金属具有密度小、泊松比小和受压变形稳定等优点,但由于其自身抗拉、抗弯性能较差,因此很难单独被应用。将泡沫金属填充薄壁金属能够很好地发挥两种材料的性能优点,是一种理想高效的能量吸收构件。本文以泡沫金属填充钢管构件与纯钢管构件为研究对象,通过试验以及数值模拟的方法对轴向准静态载荷纯钢管构件和泡沫金属填充钢管构件的承载能力、变形模式、应力分布和能量吸收特性进行了对比研究,主要工作如下:(1)对泡沫金属填充钢管构件进行了试验研究,以构件的长度和钢管的壁厚为参数,从承载力和变形两个方面对试验结果进行总结。将纯钢管及泡沫金属填充钢管在准静态轴向压缩下的数值模拟与试验结果进行了对比分析,结果表明:构件的轴力-位移曲线与发生的破坏模态吻合较好,从而验证了数值模型的正确性,为数值模拟参数化研究打下基础。(2...

【文章页数】：97 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 泡沫金属填充金属管研究现状
        1.2.1 金属管研究现状
        1.2.2 泡沫金属研究现状
        1.2.3 泡沫金属填充钢管研究现状
        1.2.4 对构件初始缺陷研究现状
    1.3 本文的主要研究内容
    1.4 本课题特色与创新点
第二章 泡沫金属填充钢管构件的力学试验及数值模型验证
    2.1 引言
    2.2 泡沫金属填充钢管构件轴压试验研究
        2.2.1 试验介绍
        2.2.2 长度的影响
        2.2.3 壁厚的影响
    2.3 数值模型的建立
        2.3.1 泡沫金属的有限元模型
        2.3.2 钢管的有限元模型
        2.3.3 泡沫金属的材料特性
        2.3.4 钢管的材料特性
        2.3.5 有限元建模过程
    2.4 数值模拟方法的可靠性验证
        2.4.1 纯钢管轴压模型
        2.4.2 泡沫金属填充钢管轴压模型
    2.5 本章小结
第三章 准静态轴压作用下泡沫金属填充钢管构件力学性能及吸能特性研究
    3.1 引言
    3.2 几何参数对性能的影响分析
        3.2.1 不同构件长度的对比分析
        3.2.2 不同构件壁厚的对比分析
        3.2.3 不同截面尺寸的对比分析
        3.2.4 不同构件边长的对比分析
    3.3 本章小结
第四章 有初始缺陷的泡沫金属填充钢管构件的力学性能及吸能特性研究
    4.1 引言
    4.2 模型的建立
        4.2.1 初始几何缺陷的布置方式
    4.3 不同初始缺陷形式下的力学性能及吸能特性分析
        4.3.1 轴力-位移曲线对比
        4.3.2 峰值荷载对比
        4.3.3 峰值荷载随缺陷尺寸的变化规律
        4.3.4 变形对比
        4.3.5 能量吸收趋势对比
        4.3.6 吸能总量对比
    4.4 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间所发表的论文和科研项目
    学术论文
    发明专利
    科研项目
致谢



本文编号：4030457