空心颗粒填充复合材料弹塑性力学行为模拟

空心玻璃微珠(Hollow Glass Microballon,简称HGM)填充树脂基复合材料称为复合泡沫材料,近来已被广泛应用在工业中.利用RSA(Random Sequential Adsorption)方法生成了含不同体积比的HGMs填充代表体元模型,然后用有限元方法计算得出了材料的应力-应变关系,将材料属性简化为双线性随动强化模型,分析了HGM填充比、壁厚对材料的有效弹性常数、屈服极限的影响,并分析了材料内部细观应力场和塑性应变分布情况.结果发现,HGM壁厚比对材料有效弹性模量和屈服极限的增减起着决定性作用,而对于任意填充模式来说,材料的比模量和比强度总是大于纯树脂,这一点体现了该材料轻质的优良特性.材料基体的应力集中部位分布以及塑性应变区域的分布也取决于HGM的壁厚比.     

焊接金属空心球单轴压缩实验研究

球基轻质多孔材料的单球基元有多种构建形式,四点焊接金属空心球(Metal Hollow Sphere, MHS)是其中一种特殊类型.对四点焊接的金属空心球进行了单轴压缩实验.由于其中某些空心球在焊接时出现了孔洞,故分别做了完整和焊接出现孔洞的两种情况下的多组实验,得出了焊缝与水平面夹角θ成不同角度时压缩的名义应力-应变曲线.对比了各种夹角θ情况下的弹性模量、屈曲应力.根据实验结果,得出了θ=45度时其首次屈曲应力最大的结论.通过简化模型给出了其原因,并定性地分析了二次屈曲的问题.另外,结合实验现象分析了金属空心球在压缩时的屈服和屈曲过程.同时,对焊接完整和焊接出现孔洞两种情况进行了对比,发现有孔洞时其首次屈曲应力更低.以上结果对球基多孔材料的研究具有参考价值.     

空心颗粒填充复合材料的建模与弹塑性仿真计算

空心玻璃微珠（hollow glass microballon，简称HGM）填充复合材料称为复合泡沫材料，近来已被广泛应用在工业中。利用RSA(Random Sequential Adsorption)方法生成了含不同体积比的HGMs填充代表体元模型，然后用有限元方法计算得出了材料的应力-应变关系，将材料属性简化为双线性随动强化模型，分析了HGM填充比、壁厚对材料的有效弹性常数、屈服极限的影响，并分析了材料内部细观应力场和塑性应变分布情况。结果发现，HGM壁厚比对材料有效弹性模量和屈服极限的增减起着决定性作用，而对于任意填充模式来说，其比模量和比强度总是大于纯树脂，这一点体现了该材料轻质的优良特性。材料基体的应力集中部位分布以及塑性应变区域的分布也取决于HGM的壁厚比。     

薄壁金属空心球结构压缩力学性能研究

金属空心球结构是一种新型的超轻多孔金属材料。本文对直接堆积和胶合堆积的两球、三球金属空心球列组元进行了单轴准静态压缩实验,分析压缩过程的变形情况,得出其应力/屈曲极限、有效弹性模量、有效应力-应变曲线,并讨论了发生屈服/屈曲的原因。基于实验现象作者提出了三种边界条件,通过分析的方法导出列组元的有效弹性模量公式,其预测值与实验结果较为符合。通过对两种不同堆积模式面组元的压缩实验,研究了金属空心球结构的力学性能和垮塌规律,分析其比刚度和比体积能量吸收值,讨论了两种不同堆积模式的面组元的特点和优越性,发现HC堆积模式具有更好的力学性能。同时对比三球列组元的有效弹性模量发现,SC堆积模式的有效弹性模量只与堆积层数有关。     

空心玻璃微珠/环氧树脂复合材料简支冲击实验研究

制备了质量不同配比改性空心玻璃微珠(HGB)填充环氧树脂复合材料,对该材料标准试件进行了摆锤冲击实验,得出了不同配比材料的冲击韧度,并使用SEM观察了冲击断口的断面形貌。实验发现,玻璃微珠含量为2%的复合材料冲击韧度最小,此时材料抗冲击性能最差;而当含量超过2%,复合材料的冲击韧度会随玻璃微珠含量增加而增大;断面上玻璃微珠在基体中有拔出、断裂和破碎三种状态,以断裂破坏的玻璃微珠为主导破坏形式。以上实验发现对此类复合材料的研究和应用具有参考意义。