泡沫金屬填充鋼管構(gòu)件的性能與設(shè)計(jì)

泡沫金屬材料填充鋼管結(jié)構(gòu)是在鋼管中全部或部分填充泡沫金屬材料而得到的一種新型結(jié)構(gòu)，它可通過(guò)在鋼管中直接澆注或其它工藝實(shí)現(xiàn)。其思想來(lái)源于對(duì)以自然界草本植物莖桿的結(jié)構(gòu)觀察和研究。在鋼管中填充泡沫金屬材料后，從靜力學(xué)角度，一方面可以通過(guò)泡沫結(jié)構(gòu)生成的小尺度框架結(jié)構(gòu)增加構(gòu)件的整體剛度，提高構(gòu)件的穩(wěn)定承載力；另一方面，由于填充材料對(duì)管壁的支撐作用，可改善受均勻壓力圓柱殼的對(duì)缺陷特別敏感的情況。從動(dòng)力學(xué)角度， 2100433B

本書(shū)系統(tǒng)地闡述了作者在鋼管約束混凝土柱，鋼管約束鋼筋混凝土柱，鋼管約束型鋼混凝土柱的理論、試驗(yàn)方法和設(shè)計(jì)方法方面的創(chuàng)新性研究成果，并給出了這種新型構(gòu)件的典型工程應(yīng)用實(shí)例。內(nèi)容主要包括：鋼管約束混凝土軸壓短柱的力學(xué)性能；鋼管約束鋼筋混凝土框架柱和鋼管約束型鋼混凝土框架柱的滯回性能；各類鋼管約束混凝土柱的承載力計(jì)算方法、構(gòu)造與設(shè)計(jì)方法；鋼管約束混凝土柱的五個(gè)典型工程應(yīng)用情況。

本書(shū)可供土木工程專業(yè)的高年級(jí)本科生、研究生、教師、科研人員和工程技術(shù)人員參考。

針對(duì)微機(jī)械構(gòu)件的服役性能與制備工藝關(guān)系，利用體硅工藝研究制作了懸臂梁陣列，完善了加工工藝；并重點(diǎn)研究了利用光纖耦合機(jī)理來(lái)測(cè)量懸臂梁橫向固有振動(dòng)頻率的方法，較好地解決了“施加微小載荷”和“檢測(cè)微小位移”兩方面的問(wèn)題；采用靜態(tài)壓入檢測(cè)的方法，設(shè)計(jì)了微結(jié)構(gòu)專用的微機(jī)械性能測(cè)試儀，能夠檢測(cè)微結(jié)構(gòu)材料硬度、彈性模量、硬化指數(shù)、斷裂韌性及疲勞極限等多項(xiàng)指標(biāo)；發(fā)明了研究微結(jié)構(gòu)沖擊載荷作用的微沖擊實(shí)驗(yàn)臺(tái)，研究了相應(yīng)的動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)，并對(duì)微機(jī)械制造中常用的幾種材料進(jìn)行了微沖擊實(shí)驗(yàn)。在整個(gè)研究過(guò)程中還完善了微機(jī)械加工的工藝參數(shù)，制作了微壓力傳感器、微懸臂梁陣列、微溫度傳感器等具有市場(chǎng)價(jià)值和工藝代表性的微功能器件。 2100433B

因?yàn)榕菽饘倬哂幸欢ǖ膹?qiáng)度、延展性和可加性，可作輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料。這種材料很早就用于飛機(jī)夾合件的芯材。在航空航天和導(dǎo)彈工業(yè)中，泡沫金屬被用作輕質(zhì)、傳熱的支撐結(jié)構(gòu)。因其能焊接、膠粘或電鍍到結(jié)構(gòu)體上，故可做成夾層承載構(gòu)件。如作機(jī)翼金屬外殼的支撐體、導(dǎo)彈鼻錐的防外殼高溫倒坍支持體（因其良好的導(dǎo)熱性）以及宇宙飛船的起落架等。在建筑上，需要泡沫金屬制作輕、硬、耐火的元件、欄桿或這些東西的支撐體?，F(xiàn)代化電梯高頻高速的加速和減速，亦特別需要泡沫金屬這種同時(shí)具備吸能和承載特性的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)來(lái)降低能耗。圓柱形殼體廣泛存在于工程結(jié)構(gòu)中，如飛機(jī)機(jī)身和遠(yuǎn)離岸邊的油井平臺(tái)。薄壁圓柱殼在受到載荷作用時(shí)易于損壞，但若外殼由連續(xù)的泡沫：卷材支持，則該結(jié)構(gòu)比同樣直徑和大小的未加強(qiáng)中心殼體具有較大的強(qiáng)度。泡沫銅較易制得，且便于變形，故適合作緊固器。泡沫金屬還可作為許多有機(jī)、無(wú)機(jī)和金屬材料的增強(qiáng)材料。如在泡沫鎳中充入熔融鋁凝固后制成泡沫鎳增強(qiáng)的鋁合金（NFRA）材料等。

泡沫金屬非常適于用作多種承載鑲板、殼體和管體的輕質(zhì)j卷材，制成多種層壓復(fù)合材料。多孔材料用于結(jié)構(gòu)件的典型例子即是制作夾層鑲板。現(xiàn)代飛機(jī)上采用的夾層板則使用了玻璃或碳纖維復(fù)合材料蒙皮。這層蒙皮由金屬鋁或紙張·樹(shù)脂蜂窩材料隔開(kāi)，也可由剛性的聚合物泡沫體隔開(kāi)，以便使該夾層鑲板具有很大的比彎曲剛度和比彎曲強(qiáng)度。同樣的技術(shù)已被延伸到另外一些重量為關(guān)鍵指標(biāo)的應(yīng)用場(chǎng)合：太空飛船、雪橇、賽艇和可移動(dòng)的建筑物等。

緩沖保護(hù)也是泡沫金屬的主要用途之一，它必須具有吸收能量的能力，同時(shí)將作用于被保護(hù)物體上的最大作用力控制在引起損害的極限之下。多孔泡沫材料可很好地適合于這種應(yīng)用場(chǎng)合。通過(guò)控制其相對(duì)密度，泡沫金屬的強(qiáng)度可在很寬的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。此外，該材料幾乎可在恒定的應(yīng)力作用下承受很大的壓縮應(yīng)變，故大量的能量被吸收而不致產(chǎn)生高的應(yīng)力。在制備人工骨方面，根據(jù)孔徑為150¨m～250¨m且孔率較大的要求，無(wú)機(jī)材料由于此時(shí)的強(qiáng)度不能滿足使用要求，于是逐漸發(fā)展成泡沫金屬的人工骨。這類泡沫金屬都采用常規(guī)方法即主要為電鍍法等生產(chǎn)，它們?cè)诔尚偷燃庸み^(guò)程中以及在人體內(nèi)均會(huì)受到載荷作用。在保持較高力學(xué)性能的同時(shí)實(shí)現(xiàn)人骨所需的較大孔率，即在滿足人骨所需較大孔率的同時(shí)保持較高的力學(xué)性能，這對(duì)絕大多數(shù)不具備自恢復(fù)效應(yīng)的人骨材料來(lái)說(shuō)是極為重要 。