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泡沫材料的宏观力学性能主要取决于基体材料的力学特性及其微细观结构特征,基于细观力学模型的分析方法是泡沫材料力学性能研究的重要途径.文中构建了描述中等孔隙率开孔弹性泡沫材料微结构特征的三维随机分布球形泡孔模型,并采用有限元方法对弹性泡沫压缩变形进行了模拟,并计算给出了不同孔隙率弹性泡沫材料弹性模量、剪切模量、体积模量以及泊松比的分布,建立了相应的唯象表达式.研究表明,泡孔分布的随机性导致泡沫材料微结构刚度分布不均匀,泡沫压缩变形过程中不断发生局部泡孔坍塌现象直至密实,使得泡沫材料的宏观压缩应力应变曲线没有明显的平台段.泡沫材料弹性参数唯象模型的研究显示,该模型预测结果与理论模型一致,且与测试结果吻合,论文建立的唯象表达式能够很好地预测泡沫材料的弹性力学性能. 相似文献
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不同应变率下泡沫铝的形变和力学性能 总被引:3,自引:0,他引:3
对低密度泡沫铝在不同变形率下的形变和力学性能进行了系统的试验研究。结果表明:(1)沿剪切方向骨架首先塌陷,即变形的局部化是低应变率下块体泡沫铝的主要变形特征;(2)在不同应变率下泡沫铝表现出体积应变基本上随工程应变呈线性变化,在低应变率下泊松比随轴向应变呈幂次关系增加,但在高应变率下泊松比随塑性应变增加,从一峰值降低并趋于稳定;(3)低应变率下泡沫铝材料塑性变形均匀,而高应变率下剪切变形较大;(4)泡沫铝材料的强度对应变率不很明显,但随塑性应变增加,它的率敏感性增加。 相似文献
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通孔泡沫铝的动态压缩行为 总被引:4,自引:0,他引:4
在SHPB装置上对渗流法制备的通孔泡沫铝进行了动态压缩实验,研究了相对密度为0.341~0.419的通孔泡沫铝在10-3~2000 s-1应变率范围内的压缩响应特征和应变率相关性,并用扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)分析了泡沫铝的压缩变形特征。实验结果表明,通孔泡沫铝有明显应变率效应,随应变率上升,泡沫铝流动应力提高。SEM观察结果揭示,在动态压缩下,通孔泡沫铝宏观上均匀变形,微观变形机制以泡孔横向伸展坍塌为主。 相似文献
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采用Instron 9350落锤试验机研究了中低应变率下软质聚氨酯泡沫的动态压缩力学性能,分析了其应力-应变响应特征和应变率敏感性,讨论了应变率对材料应变率敏感性指数和能量吸收特性的影响,并基于实验结果建立了可准确描述其压缩力学响应的率相关本构模型。结果表明,软质聚氨酯泡沫的静动态压缩应力-应变响应具有典型的三阶段特征,且呈现出明显的应变率强化效应。准静态加载下,材料具有较高的吸能效率但能量吸收值较小,应变率对最大吸能效率和比吸能的影响较小;动态加载下,随着应变率的增加,最大吸能效率显著减小而比吸能明显增大。考虑应变率影响的修正Sherwood-Frost模型和修正Avalle模型都能够很好地表征软质聚氨酯泡沫的静动态压缩应力-应变响应,但修正Avalle模型的参数较少,更便于工程应用。研究结果可为软质聚氨酯泡沫抗冲击结构的设计和优化提供指导。 相似文献
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填充硅橡胶的泡沫铝复合材料的力学性能 总被引:2,自引:0,他引:2
用渗流法向开孔泡沫铝-硅合金和泡沫纯铝中充填硅橡胶获得含硅橡胶的泡沫材料, 在材料试验机和SHPB上对含硅橡胶的复合材料进行动态与准静态压缩实验。实验结果表明:含硅橡胶的泡沫复合材料只有弹性段和塑性段两个阶段,具有更高的应变率敏感性,其应力-应变曲线抖动幅度比较大。 相似文献
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数字图像相关方法在闭孔泡沫铝压缩试验中的应用 总被引:1,自引:0,他引:1
为了了解相对密度与胞孔结构对闭孔泡沫铝力学性能的影响,本文采用放大成像及数字图像相关技术对两种不同密度的泡沫纯铝试样进行了实验研究.利用数字图像相关方法对泡沫纯铝变形前后的图像进行相关计算,获得了弹性范围内静态压缩情况下闭孔泡沫铝材料表面的全场变形及局部孔结构的变形,同时根据试验结果计算了试件的名义弹性模量.实验结果表明泡沫铝整体孔结构的变形与泡沫金属材料相对密度有关,而单个孔结构的变形主要与孔壁面光滑程度和皱褶有关.实验结果还表明图像相关方法能够有效地应用于闭孔泡沫金属的力学性测量和评估的研究. 相似文献
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B. Hou H. Zhao S. Pattofatto J.G. Liu Y.L. Li 《International Journal of Solids and Structures》2012,49(19-20):2754-2762
This paper presents the test results under quasi-static and impact loadings for a series of aluminum honeycombs (3003 and 5052 alloys) of different cell sizes, showing significantly different enhancements of the crushing pressure between 3003 honeycombs and the 5052 ones. A comprehensive numerical investigation with rate insensitive constitutive laws is also performed to model the experimental results for different cell size/wall thickness/base material, which suggests that honeycomb crushing pressure enhancement under impact loading is mostly due to a structural effect.Such simulated tests provide detailed local information such as stress and strain fields (in the cell wall) during the whole crushing process of honeycombs. A larger strain (in the cell wall) under impact loading than for the quasi-static case before each successive folding of honeycombs is observed, because of the lateral inertia effect. Thus, differences of the ratios of the stress increase due to strain hardening over the yield stress between 3003 and 5052 alloys lead to the different enhancements of crushing pressure. This result illustrates that the lateral inertia effect in the successive folding of honeycombs is the main factor responsible for the enhancement of the crushing pressure under impact loading. 相似文献
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基于十四面体模型的闭孔泡沫材料动态力学性能的有限元分析 总被引:1,自引:0,他引:1
应用有限元方法分析了基于十四面体模型的三维闭孔泡沫材料的动态力学性能。计算中所有十四面体具有相同的尺寸,主要研究了不同初始冲击速度、不同相对密度以及组成泡沫的机体材料的应变强化对泡沫材料的变形模态、平台力及密实化应变能的影响,尽可能全面地描述了泡沫材料的能量吸收特性。数值结果表明:冲击速度对泡沫模型的模态影响较大,特别受到高速冲击时,冲击端泡沫形成I形然后向支撑端传播;相对密度对能量吸收能力的贡献较大,密实化应变能随相对密度呈二次曲线变化;冲击速度、相对密度及机体材料的应变强化分别与坪应力呈线性关系。 相似文献