鋁合金四棱錐點陣夾芯材料的制備及其力學(xué)性能研究.pdf

1、本文采用拼裝工藝制備6061鋁合金四棱錐點陣夾芯材料,將帶有插針插孔的基本拼裝單元按一定順序拼裝成四棱錐點陣夾芯體,并采用釬焊工藝互連芯體與面板,通過選擇不同的芯體桿元寬度制備不同相對密度(0.052～0.068)的四棱錐點陣夾芯材料。通過準靜態(tài)壓縮性能測試,研究不同相對密度的四棱錐點陣夾芯材料的準靜態(tài)壓縮性能以及能量吸收性能。根據(jù)壓縮結(jié)果結(jié)合三個力學(xué)模型進行峰值壓縮強度的分析比較,并提出力學(xué)性能強化方案,從形狀優(yōu)化、拓撲優(yōu)化兩方面進行

2、四棱錐點陣夾芯材料的設(shè)計、制備及力學(xué)性能研究。
　　 研究表明四棱錐點陣夾芯材料的壓縮過程包括線彈性變形、塑性屈服、致密化三個階段。隨著芯體相對密度的增加,其峰值壓縮強度也在增加。非彈性屈曲模型根據(jù)相對密度、基體材料屈服強度、應(yīng)變硬化能力成功預(yù)測了鋁合金四棱錐點陣夾芯結(jié)構(gòu)的峰值壓縮強度,預(yù)測值與測量值有良好的一致性。四棱錐點陣夾芯材料的能量吸收能力在整個壓縮過程中單調(diào)增加,隨著夾芯相對密度的增加,能量吸收能力也在增加。不同相對密

3、度的四棱錐點陣夾芯材料能量吸收效率曲線形狀相似,呈現(xiàn)先升后降的現(xiàn)象,均在應(yīng)變0.25左右達到峰值,能量吸收效率很高,在一個寬應(yīng)變范圍內(nèi)(0.15～0.35)維持在70％以上。形狀優(yōu)化中將四棱錐點陣結(jié)構(gòu)的開孔角度由30°減少為15°,使得四棱錐點陣夾芯材料力學(xué)性能得到進一步的改善,其比強度和單位質(zhì)量能量吸收相較于之前未優(yōu)化的點陣夾芯材料分別提高了25%和30%左右;拓撲結(jié)構(gòu)優(yōu)化在減輕四棱錐點陣夾芯材料質(zhì)量的同時,進一步的提高了峰值壓縮強度