冲击载荷下脆性空心颗粒复合材料力学特性研究

发布时间：2023-06-03 22:14

　　粉煤灰漂珠具有中空薄壁、内含封闭和半封闭的微孔特性,也具有低密度、高比刚度、高比强度等优点。不仅能够作为填充相使材料轻质化,又能在单体破碎后释放塌缩空间,作为缓冲材料时具有良好的可压性。为研究脆性空心颗粒堆积材料在缓冲防护中的应用,以典型脆性空心颗粒粉煤灰漂珠为研究对象考察其在冲击载荷下的力学行为及缓冲特性。然后以大尺寸粉煤灰漂珠为主要组分,以硬质聚氨酯泡沫为粘结剂制备出一种复合泡沫,并对其力学性能和变形机制进行分析。本文的主要研究内容如下:(1)通过对不同粒径分布的粉煤灰漂珠堆积材料进行动静态压缩实验,并限制颗粒堆积体的压缩应变为50%,分析颗粒破碎率和破碎机理与材料宏观应变率效应的关系。结果表明不同粒径的漂珠堆积材料强度在动态压缩下比准静态有明显的增强,在0.001s^-1150s^-1LGs和LTs堆积材料的强度分别提高200%和195%,在150s^-1300s^-1LGs和LTs堆积材料的强度分别提高39%和51.5%,应变率为800s^-1

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 颗粒材料研究现状
        1.2.2 粉煤灰漂珠复合泡沫研究现状
    1.3 本文研究的主要内容及创新点
2 漂珠颗粒材料静动态力学性能与破碎机理研究
    2.1 引言
    2.2 实验设备及原理
        2.2.1 静态压缩实验装置
        2.2.2 动态压缩实验装置与实验原理
        2.2.3 变形机制分析装置(DIC)
        2.2.4 颗粒碎片统计分析与拍摄实验装置
    2.3 颗粒材料堆积体的静动态压缩试验
        2.3.1 试样选取与参数
        2.3.2 不同静压速度对颗粒材料力学性能的影响
        2.3.3 不同级配的颗粒材料对力学性能的影响
        2.3.4 颗粒材料的动态压缩试验
    2.4 不同应变率下的吸能效果与破碎机理分析
        2.4.1 静动态压缩下的吸能与破碎率分析
        2.4.2 Hardin破碎势分析
    2.5 漂珠颗粒材料堆积体压缩变形模式研究
        2.5.1 静态变形模式分析
        2.5.2 动态变形模式分析
    2.6 本章小结
3 漂珠聚氨酯复合泡沫力学特性试验
    3.1 引言
    3.2 试样制备
    3.3 复合泡沫动静态压缩试验
        3.3.1 密度对复合泡沫力学性能的影响
        3.3.2 应变率对复合泡沫力学性能的影响
    3.4 复合泡沫动静态变形机制研究
    3.5 静态本构模型
        3.5.1 复合泡沫材料经验性本构模型选取
        3.5.2 确定参数
    3.6 本章小结
4 漂珠聚氨酯复合泡沫数值模拟研究
    4.1 引言
    4.2 有限元模型
        4.2.1 几何模型
        4.2.2 算法设置
        4.2.3 材料模型参数
    4.3 数值模拟结果分析
    4.4 本章小结
5 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果
致谢



本文编号：3830139