Zn-22Al泡沫夾芯復合板的三點彎曲性能

應用表面位移原位分析技術(shù)對由泡沫金屬鋁芯和金屬面板組成的三層復合板在循環(huán)彎曲載荷條件下的損傷行為進行了觀察和研究。循環(huán)彎曲載荷條件下復合板失效的基本方式是表面凹陷(indentation,id)和泡沫鋁內(nèi)芯切斷(coreshear,cs)。凹陷型失效是與加載壓頭接觸的復合板表面局部壓縮密切相關(guān),該處沿垂直方向的壓縮應變最大。內(nèi)芯切斷型失效是泡沫鋁內(nèi)芯中切應變最大的區(qū)域發(fā)生的剪切破壞。在疲勞應力比r=0時,復合板凹陷型失效的疲勞極限高于內(nèi)芯切斷型失效的疲勞極限。

泡沫鋁夾心板是一種新型復合材料,具有低密度、高比強、高比剛度、吸能減振、隔熱、隔音等性能,可廣泛用于航空航天、機械工業(yè)、汽車等領(lǐng)域。本文對泡沫鋁夾芯板在三點彎曲載荷下的變形特性進行了試驗研究和數(shù)值模擬?；谟邢拊浖baqus建立了泡沫鋁夾芯板的三維有限元模型,并采用擴展有限元法(xfem)對模型在三點彎曲過程中的破壞模式進行了模擬。模擬的結(jié)果和試驗結(jié)果基本吻合。

設(shè)計并采用熱壓罐方法生產(chǎn)了由復合材料面板和鋁泡沫芯子組成的復合材料夾芯梁,對其在簡支邊界條件和三點彎曲受載下的失效模式及彎曲剛度進行了實驗研究。研究發(fā)現(xiàn):與其他3種常見的金屬泡沫芯子金屬面板夾芯結(jié)構(gòu)相比,自行設(shè)計的面板為層合板的金屬泡沫復合材料夾芯結(jié)構(gòu)具有較高的彎曲比剛度、明顯的重量優(yōu)勢及可設(shè)計性。

用實驗方法研究了三種不同管壁厚度、兩種跨徑的泡沫鋁合金填充圓管的三點彎曲力學性能,得到了泡沫鋁合金填充管結(jié)構(gòu)承載過程中的三種變形模式,即壓入、壓入彎曲和管壁下緣拉裂破壞。給出了空管和泡沫鋁合金填充管的載荷位移曲線,并進行了比較。實驗發(fā)現(xiàn)泡沫鋁合金填充管結(jié)構(gòu)的承載能力隨泡沫鋁合金密度的增大而增大,但破壞應變則隨之減小。結(jié)構(gòu)承載力的相對提高量隨著管壁厚度的減小和跨徑的增大而增大。此外,分析了泡沫鋁合金提高填充管結(jié)構(gòu)承載能力的機理。泡沫鋁合金填充使管壁壓入量和管截面抗彎剛度的損失顯著減小,從而提高了結(jié)構(gòu)的抗彎能力。

泡沫鋁夾心板靜態(tài)三點彎曲變形行為及力學性能(精)

采用焊接方法制備了泡沫鋁夾心板,通過對制備出的泡沫鋁夾心板進行三點彎曲實驗,測量其整體的抗彎特性.應用數(shù)字圖像相關(guān)方法計算了彎曲過程中試樣表面的全場變形響應,結(jié)合對載荷-位移曲線的分析,討論了2種不同孔結(jié)構(gòu)夾心板的變形行為.結(jié)果表明:由于夾心材料結(jié)構(gòu)上的不同,導致其破壞方式的不同;以閉孔泡沫鋁為夾心的夾心板彎曲吸能比夾心為開孔泡沫鋁的多,而開孔泡沫鋁夾心板的彎曲剛度則更高些,這對泡沫鋁夾心板的設(shè)計及工程應用具有實際指導意義.

對蜂窩夾層板進行了彎曲與振動試驗,測得復合板固有頻率與受彎曲載荷情況下的位移,同時通過有限元軟件ansys采用等效板等效方法,仿真分析得出的預測結(jié)果與試驗結(jié)果對比,吻合良好.驗證了通過有限元等效模型來進行仿真模擬的準確性,進而為纖維-紙蜂窩復合板的優(yōu)化設(shè)計提供參考依據(jù).

利用竹纖維、薄竹單板等短生長周期的可再生生物質(zhì)資源制備了薄竹面竹纖維增強酚醛泡沫夾芯復合板材。研究環(huán)氧ab膠、白膠、萬能膠和塑料膠4種市場上常見粘合劑對復合板材的膠合強度和耐高溫性能的影響,確定最佳粘合劑為環(huán)氧ab膠。對無紡布、玻璃纖維布、不銹鋼絲網(wǎng)、天然麻纖維網(wǎng)格布、抗裂的確良等5種不同網(wǎng)格材料增強薄竹面竹纖維增強酚醛泡沫夾芯復合板材的力學性能和尺寸穩(wěn)定性進行了對比研究。結(jié)果表明,天然麻纖維網(wǎng)格布是最佳增強材料,與未用網(wǎng)格材料增強的薄竹面竹纖維增強酚醛泡沫夾芯復合板材相比,其壓縮強度提高5.55%,縱向彎曲強度提高26.28%,橫向彎曲強度提高28.33%,沖擊強度提高68.47%。且天然麻纖維網(wǎng)格布增強薄竹面竹纖維增強酚醛泡沫夾芯復合板材性能基本達到j(luò)c/t1051–2007"鋁箔面硬質(zhì)酚醛泡沫夾芯板"行業(yè)標準要求。

鑄鐵類材料裂紋端部的斷裂損傷過程區(qū)能簡化為具有黏聚力的裂紋。為探尋帶切口鑄鐵試件的最大承載力計算方法,用實驗機對8種不同切口尺寸的鑄鐵三點彎曲梁進行加載實驗,得到載荷隨加載點位移變化曲線;計算各個試件斷裂過程消耗功以及相應單位斷裂面消耗比能。分別通過實驗測得載荷和預制裂紋尺寸及等效裂紋長度,計算應力強度因子和能量釋放率。根據(jù)黏聚裂紋應力強度因子計算式與雙k斷裂準則,得到該類材料結(jié)構(gòu)承載力的理論計算數(shù)值;并與實驗結(jié)果進行對比,兩者符合良好。

由于鑄鐵是典型的拉壓彈性模量不同的材料,在外載荷作用下,鑄鐵面板泡沫鋁層合板將相當于3種不同材料組成的層合板.本文采用彈性理論建立了鑄鐵面板泡沫鋁芯層合板在均布荷載作用下的靜力平衡方程,利用靜力平衡方程確定了層合板的中性面位置.在此基礎(chǔ)上,建立了鑄鐵面板泡沫鋁芯層合板的彎曲方程,利用該彎曲方程即可得到層合板的撓曲線表達式.并把該方法計算結(jié)果與有限元方法計算結(jié)果進行比較,說明該計算方法是可靠的.算例分析表明,鑄鐵面板泡沫鋁型層合板的彎曲撓度計算不宜采用相同彈性模量彈性理論,而應該采用拉壓彈性模量不同的彈性理論.

雙模量材料是典型的拉壓彈性模量不同的材料,在均勻外載荷作用下,雙模量面板泡沫鋁芯圓形層合板相當于三種不同材料組成的層合板。采用彈性理論建立了雙模量面板泡沫鋁芯圓形層合板在均布載荷作用下的靜力平衡方程,利用該靜力平衡方程確定了層合板的中性面位置。在此基礎(chǔ)上建立了雙模量面板泡沫鋁芯圓形層合板的大撓度彎曲微分方程組,求得了層合板中心撓度與均布載荷的關(guān)系式。該方法計算結(jié)果與有限元計算結(jié)果的最大誤差僅為3.8%,這說明該方法是可靠的。算例分析表明不考慮面板拉壓彈性模量相異時其計算結(jié)果與實際情況相差較大,超過了工程上所允許的計算誤差5%。所以,在計算雙模量面板泡沫鋁芯圓形層合板的非線性彎曲時,不宜采用相同彈性模量彈性理論,而應該采用拉壓彈性模量不同的彈性理論。

以輻射交聯(lián)聚乙烯泡沫為芯層,與阻尼板、人造革等復合,制備了多層復合結(jié)構(gòu)板材,并重點研究了輻射交聯(lián)pe泡沫及其多層復合結(jié)構(gòu)板材的吸聲、隔聲性能。研究結(jié)果表明,采用多層復合結(jié)構(gòu)技術(shù)將輻射交聯(lián)pe泡沫與其他材料優(yōu)化組合,制成復合板材,可明顯提高其吸隔聲性能。

泡沫鋁是一種新型的吸聲材料,在中高頻具有良好的吸聲效果,研究采用泡沫鋁復合板來提高其低頻吸聲性能。研究表明,泡沫鋁復合結(jié)構(gòu)具有較好的低頻吸聲性能,在500hz-1khz吸聲系數(shù)提高較大。通過在材料一側(cè)添加可以背襯進一步提高其吸聲系數(shù),在空腔厚度為30mm時復合板的吸聲系數(shù)最好,在頻率400hz附近出現(xiàn)吸聲峰值0.82。

鋼板巖棉夾芯復合板是用彩色鋼板或熱鍍鋅鋼板做面層,中間夾以結(jié)構(gòu)巖棉做絕熱芯材制成的復合建筑板材,是鋼板聚苯乙烯泡沫復合板和鋼板聚氨酯泡沫復合板的更新?lián)Q代產(chǎn)品。

本文介紹鋼板巖棉夾芯復合板的性能,結(jié)構(gòu),生產(chǎn)工藝和應用情況。該產(chǎn)品是一種三明治式的建筑板材,由彩色板或鍍鋅鋼板做面層,中間夾以巖棉而制成。

鋼絲網(wǎng)巖棉夾芯復合板是一種新型的建筑板材,簡稱gy板,最近由北京新型建筑材料總廠研究所研制成功。它是采用二塊平行的焊接鋼絲網(wǎng)片,中間填以半硬質(zhì)巖棉板,并用橫穿鋼絲焊接而成的一種復合板材。根據(jù)不同要求,可制成厚度、寬度、長度各異的板材,運往施工現(xiàn)場,用專用工具組裝成墻板,然后在網(wǎng)格的兩面抹上或噴涂水泥砂漿而形成完整的墻體,最后進行內(nèi)、外墻表面的裝飾。gy板的設(shè)計是通過鋼絲網(wǎng)的合理結(jié)構(gòu)把

對比了不同材料、不同生產(chǎn)工藝對鋁塑復合板用鋁板彎曲性能的影響,通過生產(chǎn)實踐找到了提高鋁塑復合板彎曲性能的最佳材料和生產(chǎn)工藝。

對稱結(jié)構(gòu)的竹材碎料復合板靜曲強度與彈性模量試驗值與試件寬度無相關(guān)性。根據(jù)這一規(guī)律，用擬梁法研究了竹材碎料復合板受橫向載荷時的剛度特性和應力分布特性，并推導出竹材碎料復合板靜曲強度和彈性模量的理論估計模型；提出了竹材碎料復合板的最佳結(jié)構(gòu)設(shè)計準則；對不同支承跨距時試件的破壞形式進行了分析，提出了竹材碎料復合板在實際使用時的失效判據(jù)。

對稱結(jié)構(gòu)的竹材碎料復合板靜曲強度與彈模量試驗值與試件寬度無相關(guān)性。根據(jù)這一規(guī)律，用擬梁法研究了竹材碎料復合板受橫向載地的剛度特性和應力分布特性并推導出竹材碎料復合板靜曲強度和彈性模量的理論估計模型；

研究了泡沫鋁芯三明治板材u型彎曲工藝,建立了沖壓彎曲試驗系統(tǒng),給出了泡沫鋁芯三明治板材彎曲變形模式和載荷位移曲線。綜合運用試驗、塑性力學理論分析了三明治板材沖壓彎曲宏微觀協(xié)調(diào)變形機制,以及泡沫鋁三明治板材沖壓成形板面-泡沫鋁芯間界面剝離、圓角半徑處過度減薄、泡沫鋁芯剪應力裂紋等主要成形缺陷。探討了壓邊力和沖壓成形板厚的控制規(guī)律。

根據(jù)zn-22al合金板平面內(nèi)受力可提高初始剛度,通過改變合金板平面幾何形狀來提高屈服耗能能力的思想,提出一種可通過同時產(chǎn)生彎曲變形和剪切變形來實現(xiàn)耗能的新型zn-22al合金阻尼器,并利用有限元軟件ansys對其進行數(shù)值模擬分析,計算結(jié)果表明這種阻尼器初始剛度較大,滯回曲線飽滿、耗能效果好。在此基礎(chǔ)上,對安裝與未安裝該種阻尼器的鋼框架結(jié)構(gòu)進行多遇和罕遇地震作用下的動力有限元模擬計算,從位移反應、加速度反應、層間位移角、柱底剪力4個方面對上述2種框架結(jié)構(gòu)的計算結(jié)果進行比較分析,結(jié)果表明該阻尼器對結(jié)構(gòu)具有明顯的減震效果,是一種有效的耗能減震裝置。

對泡沫鋁合金部分填充方形鋁管三點彎曲性能進行研究。研究發(fā)現(xiàn):泡沫鋁部分填充管承受的彎曲載荷和吸收的能量與空鋁管相比有顯著的提高,變形模式從單褶皺模式變?yōu)槎囫薨櫮Ｊ?泡沫鋁部分填充管承載能力和能量吸收能力隨著泡沫鋁孔隙率的減少而提高,但是達到極限載荷的位移變短;與全填充管相比,泡沫鋁部分填充管仍然可以承受較高的載荷,同時有效降低結(jié)構(gòu)的總質(zhì)量,只有當填充長度大于有效填充長度時,泡沫鋁提高鋁管承載能力的作用才能充分發(fā)揮;部分填充管對空鋁管的彎曲載荷相對提高量隨鋁管壁厚減小而增大。