强冲击载荷作用下多孔钛动态力学行为研究
发布时间：2021-02-17 03:57
具有规则孔洞的多孔钛作为一种新兴的结构工程材料,具有高比强度、良好的可设计性和优异的能量吸收性能等优势,广泛的应用在军事和民用等各个领域,使得多孔钛材料成为当前结构材料领域最热门的研究方向之一。作为缓冲吸能材料,多孔钛材料在使用过程中不可避免地需要承受强动态冲击载荷的作用,如碰撞、爆炸、冲击等。因此,多孔钛材料在动态载荷作用下的力学性能研究具有十分重要的理论和工程应用价值。本文研究选取工业纯钛TA2作为基体材料,加工了一种具有规则分布圆柱孔洞的新型多孔钛材料,以实验为主,结合数值模拟和理论分析,研究了不同孔隙率的多孔钛材料在静动态压缩下的应力-应变关系、压缩变形机制、孔隙率和应变率效应的影响,获得了该类材料的能量吸收特性,为多孔钛材料的大规模工程应用提供理论了基础。本文的具体研究内容如下:（1）利用电子万能材料试验机和SHPB实验装置,对不同孔隙率多孔钛的准静态力学行为和动态力学行为进行了实验研究。分析比较了应变率和孔隙率对多孔钛材料应力-应变关系及屈服强度的影响,并提出了相关的经验公式;探究具有规则圆孔的多孔材料在应变率10-32×10
【文章来源】：北京理工大学北京市 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：154 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
自然界中的多孔材料
泛应用于航空发动机制造等众多领域，成为了近些年来热门研究的材料之一[7]，也引了广大学者的注意。多孔钛材料属于近些年来刚刚兴起的多孔金属材料，国内外者对其研究主要集中在制备方法上[8-12]，以及部分静态力学行为[13-15]，并且主要集在生物医药领域[16,17]。相对而言，关于多孔钛动态力学性能的研究则较少。作为一综合性能优异且以能量吸收为主要优势的多孔金属材料，其在动态载荷作用下，尤是强动载荷作用下的力学响应的机理尚不清楚，需要进行更加深入的研究。1.2 多孔金属材料概述多孔金属材料，是以金属为基体，内部存在孔洞结构的金属材料。从多孔金属料中多孔的英文“cellular”即可看出，该类型的材料是由胞元(Cell)构成的，胞元可是杆结构以及面结构的任意组合，大致来讲，多孔金属材料从结构上可以分为两大型：具有开孔结构的多孔金属材料以及具有闭孔结构的多孔金属材料，分别如图 和图 1.3 所示。
泛应用于航空发动机制造等众多领域，成为了近些年来热门研究的材料之一[7]，也引了广大学者的注意。多孔钛材料属于近些年来刚刚兴起的多孔金属材料，国内外者对其研究主要集中在制备方法上[8-12]，以及部分静态力学行为[13-15]，并且主要集在生物医药领域[16,17]。相对而言，关于多孔钛动态力学性能的研究则较少。作为一综合性能优异且以能量吸收为主要优势的多孔金属材料，其在动态载荷作用下，尤是强动载荷作用下的力学响应的机理尚不清楚，需要进行更加深入的研究。1.2 多孔金属材料概述多孔金属材料，是以金属为基体，内部存在孔洞结构的金属材料。从多孔金属料中多孔的英文“cellular”即可看出，该类型的材料是由胞元(Cell)构成的，胞元可是杆结构以及面结构的任意组合，大致来讲，多孔金属材料从结构上可以分为两大型：具有开孔结构的多孔金属材料以及具有闭孔结构的多孔金属材料，分别如图 和图 1.3 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Numerical simulation of shock wave interaction with a deformable particle based on the pseudo arc-length method[J]. NING JianGuo,WANG Xing,MA TianBao,WANG Cheng. Science China（Technological Sciences）. 2015(05)
[2]网状结构高孔率泡沫钛的特性[J]. 刘培生,侯红亮,顷淮斌,王耀奇,张艳苓. 中国有色金属学报. 2015(04)
[3]泡沫钛的制备和性能研究进展[J]. 张铭君,刘培生. 金属功能材料. 2014(04)
[4]TA2钛合金动态压缩试样中的绝热剪切破坏研究[J]. 董新龙,付应乾. 兵工学报. 2014(07)
[5]基于Gurson-JC模型的铝合金6061T6和低碳钢Q235力学性能表征[J]. 陆善彬,周璐瑶,郭赛. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2014(06)
[6]泡沫铝材料应用研究现状[J]. 王应武,夏宇,王志平,叶金龙,左孝青,周颖,王志勇. 材料导报. 2013(15)
[7]基于椭圆形微裂纹演化与汇合的准脆性材料本构模型[J]. 宁建国,任会兰,方敏杰. 科学通报. 2012(21)
[8]变形模式对多孔金属材料SHPB实验结果的影响[J]. 王鹏飞,徐松林,郑航,胡时胜. 力学学报. 2012(05)
[9]纯钛高应变率拉伸力学行为的实验研究[J]. 张银喜,张军,黄文,汪洋,夏源明. 材料工程. 2011(12)
[10]泡沫铝合金动态弹塑性本构关系的研究(英文)[J]. 王志华,敬霖,赵隆茂. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2011(03)
博士论文
[1]孔隙结构与变形条件对藕状多孔金属变形行为和吸能特性的影响[D]. 刘新华.北京科技大学 2015
[2]多孔金属材料应力/力增强现象的研究[D]. 康锦霞.太原理工大学 2012
[3]细观结构对多孔金属材料力学性能的影响及多目标优化设计[D]. 寇东鹏.中国科学技术大学 2008
[4]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]开孔泡沫铝孔结构及力学性能研究[D]. 张立勇.合肥工业大学 2004
[2]金属多孔材料动态特性的实验研究[D]. 卢静涵.太原理工大学 2004
本文编号：3037392
【文章来源】：北京理工大学北京市 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：154 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
自然界中的多孔材料
泛应用于航空发动机制造等众多领域，成为了近些年来热门研究的材料之一[7]，也引了广大学者的注意。多孔钛材料属于近些年来刚刚兴起的多孔金属材料，国内外者对其研究主要集中在制备方法上[8-12]，以及部分静态力学行为[13-15]，并且主要集在生物医药领域[16,17]。相对而言，关于多孔钛动态力学性能的研究则较少。作为一综合性能优异且以能量吸收为主要优势的多孔金属材料，其在动态载荷作用下，尤是强动载荷作用下的力学响应的机理尚不清楚，需要进行更加深入的研究。1.2 多孔金属材料概述多孔金属材料，是以金属为基体，内部存在孔洞结构的金属材料。从多孔金属料中多孔的英文“cellular”即可看出，该类型的材料是由胞元(Cell)构成的，胞元可是杆结构以及面结构的任意组合，大致来讲，多孔金属材料从结构上可以分为两大型：具有开孔结构的多孔金属材料以及具有闭孔结构的多孔金属材料，分别如图 和图 1.3 所示。
泛应用于航空发动机制造等众多领域，成为了近些年来热门研究的材料之一[7]，也引了广大学者的注意。多孔钛材料属于近些年来刚刚兴起的多孔金属材料，国内外者对其研究主要集中在制备方法上[8-12]，以及部分静态力学行为[13-15]，并且主要集在生物医药领域[16,17]。相对而言，关于多孔钛动态力学性能的研究则较少。作为一综合性能优异且以能量吸收为主要优势的多孔金属材料，其在动态载荷作用下，尤是强动载荷作用下的力学响应的机理尚不清楚，需要进行更加深入的研究。1.2 多孔金属材料概述多孔金属材料，是以金属为基体，内部存在孔洞结构的金属材料。从多孔金属料中多孔的英文“cellular”即可看出，该类型的材料是由胞元(Cell)构成的，胞元可是杆结构以及面结构的任意组合，大致来讲，多孔金属材料从结构上可以分为两大型：具有开孔结构的多孔金属材料以及具有闭孔结构的多孔金属材料，分别如图 和图 1.3 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Numerical simulation of shock wave interaction with a deformable particle based on the pseudo arc-length method[J]. NING JianGuo,WANG Xing,MA TianBao,WANG Cheng. Science China（Technological Sciences）. 2015(05)
[2]网状结构高孔率泡沫钛的特性[J]. 刘培生,侯红亮,顷淮斌,王耀奇,张艳苓. 中国有色金属学报. 2015(04)
[3]泡沫钛的制备和性能研究进展[J]. 张铭君,刘培生. 金属功能材料. 2014(04)
[4]TA2钛合金动态压缩试样中的绝热剪切破坏研究[J]. 董新龙,付应乾. 兵工学报. 2014(07)
[5]基于Gurson-JC模型的铝合金6061T6和低碳钢Q235力学性能表征[J]. 陆善彬,周璐瑶,郭赛. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2014(06)
[6]泡沫铝材料应用研究现状[J]. 王应武,夏宇,王志平,叶金龙,左孝青,周颖,王志勇. 材料导报. 2013(15)
[7]基于椭圆形微裂纹演化与汇合的准脆性材料本构模型[J]. 宁建国,任会兰,方敏杰. 科学通报. 2012(21)
[8]变形模式对多孔金属材料SHPB实验结果的影响[J]. 王鹏飞,徐松林,郑航,胡时胜. 力学学报. 2012(05)
[9]纯钛高应变率拉伸力学行为的实验研究[J]. 张银喜,张军,黄文,汪洋,夏源明. 材料工程. 2011(12)
[10]泡沫铝合金动态弹塑性本构关系的研究(英文)[J]. 王志华,敬霖,赵隆茂. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2011(03)
博士论文
[1]孔隙结构与变形条件对藕状多孔金属变形行为和吸能特性的影响[D]. 刘新华.北京科技大学 2015
[2]多孔金属材料应力/力增强现象的研究[D]. 康锦霞.太原理工大学 2012
[3]细观结构对多孔金属材料力学性能的影响及多目标优化设计[D]. 寇东鹏.中国科学技术大学 2008
[4]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]开孔泡沫铝孔结构及力学性能研究[D]. 张立勇.合肥工业大学 2004
[2]金属多孔材料动态特性的实验研究[D]. 卢静涵.太原理工大学 2004
本文编号：3037392
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