泡沫鋁填充方管的彎曲崩塌行為研究.pdf

1、在最近二十年里,泡沫金屬作為一種新的結(jié)構(gòu)和功能材料得到了快速的發(fā)展.對于它們的結(jié)構(gòu)及其力學(xué)行為,都已經(jīng)進(jìn)行了一些研究.但目前的研究多數(shù)為泡沫填充復(fù)合結(jié)構(gòu)的軸向準(zhǔn)靜態(tài)壓縮行為,而實際上這些結(jié)構(gòu)往往被用于碰撞過程中的能量吸收器和緩沖器,經(jīng)常會受到各種沖擊載荷的作用和涉及到結(jié)構(gòu)的彎曲崩塌.因此,我們的研究將關(guān)注于泡沫鋁填充方管的彎曲崩塌行為方面.本文通過實驗方法研究了泡沫鋁填充薄壁方形鋁管在準(zhǔn)靜態(tài)三點彎曲和低速落錘沖擊實驗下的力學(xué)響應(yīng)行為.實

2、驗中可以變化的參數(shù)包括泡沫鋁的密度、管壁材料的強(qiáng)度和厚度以及界面的粘結(jié)情況.靜態(tài)彎曲實驗表明填充有效地改變了填充結(jié)構(gòu)的局部崩塌變形模式.泡沫填充阻礙了薄壁方管向內(nèi)的崩塌,使薄壁管形成局部的多重褶皺形態(tài),從而可以形成更多的塑性絞線;同時薄壁管的存在也使填充泡沫的彎曲變形更加平滑,阻止了泡沫內(nèi)部裂紋的進(jìn)一步擴(kuò)展,因此顯著提高了鋁管的彎曲承載能力.而且,對于實驗中未發(fā)生破裂的試件,粘膠結(jié)構(gòu)的比能量吸收基本上都得到了提高.但是界面粘結(jié)限制了方管

3、上壁皺折的形成,使下表面的拉應(yīng)力增大,從而使得實驗中大部分粘膠試件在較小角度時就已發(fā)生了破裂.粘膠后結(jié)構(gòu)有兩種可能的變形模式,其中結(jié)構(gòu)上壁有明顯皺褶變形的模式能吸收更多的能量.對于低速落錘沖擊實驗來講,實驗結(jié)果有所不同.動態(tài)沖擊時的彎矩與靜態(tài)彎曲相比都略有增加.泡沫填充阻礙了落錘的壓入,但使得動態(tài)沖擊下的填充結(jié)構(gòu)更容易破裂.粘膠將使沖擊載荷下的結(jié)構(gòu)失效的轉(zhuǎn)角明顯減小.最后,提出了一個考慮到薄壁管和泡沫鋁相互作用的方管的準(zhǔn)靜態(tài)彎曲行為的理