孔隙分布对金属空心球准静态压缩特性的影响

发布时间：2020-12-27 03:38

　　通过运用电镜扫描(SEM)及断层扫描技术(XCT)对单个金属空心球体球壁表面及内部孔隙特征及分布进行观测,得出球壁中孔隙率的范围,并结合实验和数值模拟,分析在准静态压缩条件下,金属空心球的变形过程,分析了孔隙率及其分布对金属空心球变形破坏模式的影响.结果表明:金属空心球的准静态单轴压缩其变形主要包括弹性变形、屈曲和屈服变形、球壁坍塌变形和致密化4个阶段;当单个金属空心球球壁处存在薄弱区域时,该区域在受力后会首先发生屈曲破坏,进而向内凹陷,若破坏区域相互毗邻或相近,则会形成一条或多条失稳线,球体会沿着失稳线破坏,且失稳线周围会形成铰结构,提高球体的承载能力.研究结果为金属空心球泡沫材料的设计和制造提供理论参考. 

【文章来源】：华中科技大学学报(自然科学版). 2020年08期 北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

金属空心球体球壁表面、内部孔隙形貌特征及分布

采用有限元软件ABAQUS建立薄壁金属空心球计算模型，如图2所示．金属空心球体置于上下刚性板之间，底端刚性板完全固定，顶端刚性板沿竖直向压缩金属空心球，速度v=8×10-7m/s.基体材料采用弹塑性模型，真实应力应变为

基于金属空心球球壁不同孔隙率及其分布情况，建立5种不同孔隙率和不同分布形式金属空心球的有限元模型，分别为图3(a)所示的孔隙率均匀分布(UDM)、图3(b)所示的孔隙率竖向分布(VDM)、图3(c)所示的孔隙率横向分布(HDM)、图3(d)所示的孔隙率随机分布(RDM)和孔隙率和厚度随机分布(RDTM)，孔隙率的范围取0.00%～32.88%.实验观测金属空心球体球壁表面及内部孔隙特征和分布，数值模拟中金属空心球模型的几何参数为：空心球外直径D=3mm；对于UDM,VDM,HDM和RDM四种模型，球壁厚度t=0.03 mm；对于RDTM模型，球壁厚度的范围为0.01～0.04 mm.

【参考文献】：
期刊论文
[1]六韧带手性蜂窝结构的动力学响应特性研究[J]. 张新春,祝晓燕,李娜.  振动与冲击. 2016(08)
[2]冲击作用下薄壁金属空心球压缩变形研究[J]. 张威,杨会伟,管文博,胡建星,路国运.  工程力学. 2016(02)
[3]金属半球壳压缩力学性能实验和模拟研究[J]. 余为,李慧剑,梁希,张涛.  工程力学. 2013(11)
[4]空心球金属泡沫的研究进展[J]. 李智伟,魏尊杰,王宏伟.  机械工程材料. 2008(11)
[5]薄壁球壳超轻质结构力学行为研究[J]. 吴承伟,张鹏程,周平.  大连理工大学学报. 2008(05)



本文编号：2941027