雙模量面板泡沫鋁芯夾層圓板的非線性彎曲

對(duì)由泡沫金屬鋁芯和金屬面板組成的三層和多層復(fù)合板四點(diǎn)彎曲條件下的變形和斷裂行為進(jìn)行原位觀察。研究結(jié)果表明:在彎曲條件下,復(fù)合板有兩種基本的破壞方式,一種是復(fù)合板表面凹陷(indentation,id),它是表面局部集中塑性變形的結(jié)果;另一種是泡沫鋁內(nèi)芯切斷(coreshear,cs),它是內(nèi)芯在最大切應(yīng)力作用下的破壞。對(duì)一個(gè)給定的三層復(fù)合板,當(dāng)凹陷破壞的載荷極限fid大于內(nèi)芯切斷的載荷極限fcs時(shí)發(fā)生內(nèi)芯切斷式破壞,反之發(fā)生表面凹陷式破壞。對(duì)于多層復(fù)合板,破壞方式受金屬面板制約,不能直接應(yīng)用三層板的破壞判據(jù)。若三層板發(fā)生凹陷型破壞,具有與三層板相同金屬面板厚度的多層復(fù)合板發(fā)生凹陷加內(nèi)芯切斷的混合型破壞。當(dāng)三層板只發(fā)生內(nèi)芯切斷型破壞時(shí),具有與三層板相同金屬面板厚度的多層復(fù)合板完全發(fā)生內(nèi)芯切斷型破壞。

應(yīng)用表面位移原位分析技術(shù)對(duì)由泡沫金屬鋁芯和金屬面板組成的三層復(fù)合板在循環(huán)彎曲載荷條件下的損傷行為進(jìn)行了觀察和研究。循環(huán)彎曲載荷條件下復(fù)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(fù)合板表面局部壓縮密切相關(guān),該處沿垂直方向的壓縮應(yīng)變最大。內(nèi)芯切斷型失效是泡沫鋁內(nèi)芯中切應(yīng)變最大的區(qū)域發(fā)生的剪切破壞。在疲勞應(yīng)力比r=0時(shí),復(fù)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。

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(yàn)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(yùn)用試驗(yàn)、塑性力學(xué)理論分析了三明治板材沖壓彎曲宏微觀協(xié)調(diào)變形機(jī)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(yīng)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。

用實(shí)驗(yàn)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(diǎn)彎曲力學(xué)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(jìn)行了比較。實(shí)驗(yàn)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(yīng)變則隨之減小。結(jié)構(gòu)承載力的相對(duì)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(jī)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。

通過采用鋅基合金,配合機(jī)械除膜方法制備了全焊結(jié)構(gòu)通孔泡沫鋁夾芯復(fù)合板。采用sem/edax分析了焊接區(qū)和芯層/面板結(jié)合界面結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分分布,通過準(zhǔn)靜態(tài)三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)測(cè)試不同芯層厚度的泡沫鋁夾芯板的剛度,獲得了載荷-位移曲線和失效形貌。研究表明:泡沫鋁與面板的結(jié)合界面存在釬料過渡區(qū),釬料合金元素呈連續(xù)梯度分布狀態(tài),三點(diǎn)彎曲過程可分為彈性,塑性和失穩(wěn)3個(gè)階段,彎曲過程平滑,隨著芯層厚度減小,復(fù)合板的承載能力顯著下降。在彎曲過程中芯層與面板之間未發(fā)生分離失效。

采用靜態(tài)三點(diǎn)彎曲加載方式對(duì)粘結(jié)法制備的泡沫鋁夾芯板的力學(xué)性能進(jìn)行研究,通過實(shí)驗(yàn)分析不同面板材料和芯層厚度對(duì)夾芯板彎曲性能、能量吸收以及失效模式的影響。結(jié)果表明:泡沫鋁夾芯板的抗彎極限載荷值及吸能性能由面板材料和芯層厚度共同作用,隨著芯層厚度的增加,極限載荷強(qiáng)度有所提高,鋁面板泡沫鋁夾芯板的極限載荷強(qiáng)度和能量吸收能力的增加遠(yuǎn)高于鋼面板的夾芯板;失效模式主要有壓入、芯層剪切和面板屈服。

對(duì)泡沫鋁合金部分填充方形鋁管三點(diǎn)彎曲性能進(jìn)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(dá)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(shí)有效降低結(jié)構(gòu)的總質(zhì)量,只有當(dāng)填充長(zhǎng)度大于有效填充長(zhǎng)度時(shí),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(duì)空鋁管的彎曲載荷相對(duì)提高量隨鋁管壁厚減小而增大。

2011年將增加30%新船訂單 2011年的新造船訂單和2010年相比增長(zhǎng)30%，至 4013萬cgt。首爾shinyoung證劵研究院umkyeong-ah 預(yù)測(cè)“年底和年初相比，新造船價(jià)格將會(huì)增加10%”。 需求最大的船型可能是集裝箱船，多虧了全球良好的 進(jìn)出口形勢(shì)。 全球造船行業(yè)已經(jīng)觸底的情緒擴(kuò)散，自從2008年大 幅下降后，新造船的需求不斷提高。隨著造船需求逐 漸增加，全球船公司不再因?yàn)樾掠唵味懈嘈睦碡?fù) 擔(dān)。因此，造船業(yè)樂觀地看待今年的新訂單量，認(rèn)為 和去年相比將增加近30%。積極預(yù)測(cè)的原因之一是船舶 融資市場(chǎng)已經(jīng)再次被激活，這證明新造船市場(chǎng)的全面 復(fù)蘇。 2010年下半年船舶融資市場(chǎng)出現(xiàn)復(fù)蘇跡象，自雷曼 沖擊以來，2010年第三季度全球船舶融資總額達(dá)到最 高，比第二季度增加三倍。至此，長(zhǎng)期凍結(jié)的船舶融 資市場(chǎng)開始快速?gòu)?fù)蘇。大多數(shù)船舶融資人士預(yù)測(cè)前

提出粉末致密化方法:將粉末放在待連接的兩金屬板之間進(jìn)行軋制連接,然后直接在爐中進(jìn)行發(fā)泡的方法·這種方法既克服了粘結(jié)劑連接的缺點(diǎn),達(dá)到了冶金結(jié)合的目的;又使工藝過程縮短,節(jié)約了能源·對(duì)泡沫孔的形貌特征進(jìn)行了研究,并對(duì)孔壁上鈦的富集和皺褶進(jìn)行了分析·研究表明,采用粉末與鋼板軋制工藝可以成功地制備出鋼面板泡沫鋁夾心結(jié)構(gòu);發(fā)泡過程中孔的合并以及微孔的產(chǎn)生是影響孔結(jié)構(gòu)的重要因素;鈦顆粒在孔壁上的富集對(duì)孔的穩(wěn)定性起到了一定的積極作用;凝固過程中孔壁上產(chǎn)生了彎曲和皺褶現(xiàn)象,所以對(duì)凝固過程的控制也是很重要的·

泡沫鋁夾芯板不僅克服了單一泡沫鋁材料強(qiáng)度較低的缺點(diǎn);而且還具有泡沫鋁材料的諸多特殊性能,是一種非常有發(fā)展?jié)摿Φ牟牧现?。通過復(fù)合軋制的方法制備了冶金結(jié)合的界面的泡沫鋁夾芯板。研究表明,早期發(fā)泡的孔隙主要以橫向方向長(zhǎng)扁孔為特征,主要是長(zhǎng)扁孔的形成與擴(kuò)展。通過對(duì)泡沫鋁芯材在不同的工藝參數(shù)下進(jìn)行發(fā)泡得出通過本實(shí)驗(yàn)的最佳混料時(shí)間為2h,軋制壓下率為60%~70%,發(fā)泡溫度在620~630℃之間,發(fā)泡時(shí)間在8~10min。

采用彈性理論建立了功能梯度材料板的靜力平衡方程,利用靜力平衡方程確定了功能梯度材料板的中性面位置,在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)出了功能梯度材料板在均勻溫度場(chǎng)中的非線性振動(dòng)及屈曲微分方程組,求得了功能梯度材料圓板的非線性振動(dòng)及屈曲的近似解,討論分析了中性面位置、梯度指數(shù)、溫度等因素對(duì)功能梯度材料圓板非線性振動(dòng)及屈曲的影響.把該方法計(jì)算結(jié)果與有限元計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了比較,驗(yàn)證了該方法的計(jì)算結(jié)果是可靠的.算例分析表明,中性面位置對(duì)均勻溫度場(chǎng)中功能梯度材料圓板的非線性振動(dòng)及屈曲有一定影響.

泡沫鋁夾心板芯層泡沫結(jié)構(gòu)的研究

研究了采用軋制復(fù)合-粉末冶金發(fā)泡法制備的泡沫鋁夾心板的生產(chǎn)工藝,探討了主要工藝條件對(duì)芯層泡沫結(jié)構(gòu)的影響,得到了優(yōu)化的工藝參數(shù)。研究結(jié)果表明:軋制復(fù)合工藝可以使芯層粉末達(dá)到很高的致密度,為發(fā)泡過程創(chuàng)造了有利條件。軋制復(fù)合板適宜的發(fā)泡溫度為615~620℃,溫度過高會(huì)導(dǎo)致芯層出現(xiàn)大尺寸連通孔。發(fā)泡時(shí)間對(duì)熔融態(tài)泡沫體的凝固過程有顯著影響,時(shí)間過長(zhǎng)會(huì)使泡沫層塌陷,發(fā)泡溫度為620℃時(shí),經(jīng)4~6min發(fā)泡芯層可形成良好的泡沫結(jié)構(gòu)。

泡沫鋁夾心板靜態(tài)三點(diǎn)彎曲變形行為及力學(xué)性能(精)

采用焊接方法制備了泡沫鋁夾心板,通過對(duì)制備出的泡沫鋁夾心板進(jìn)行三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn),測(cè)量其整體的抗彎特性.應(yīng)用數(shù)字圖像相關(guān)方法計(jì)算了彎曲過程中試樣表面的全場(chǎng)變形響應(yīng),結(jié)合對(duì)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(dǎo)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(duì)泡沫鋁夾心板的設(shè)計(jì)及工程應(yīng)用具有實(shí)際指導(dǎo)意義.

設(shè)計(jì)并采用熱壓罐方法生產(chǎn)了由復(fù)合材料面板和鋁泡沫芯子組成的復(fù)合材料夾芯梁,對(duì)其在簡(jiǎn)支邊界條件和三點(diǎn)彎曲受載下的失效模式及彎曲剛度進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)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(jì)的面板為層合板的金屬泡沫復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)具有較高的彎曲比剛度、明顯的重量?jī)?yōu)勢(shì)及可設(shè)計(jì)性。

泡沫鋁夾芯板的制備技術(shù)

采用彈性理論建立了功能梯度材料板的靜力平衡方程,利用靜力平衡方程確定了功能梯度材料板的中性面位置,在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)出了功能梯度材料板在溫度場(chǎng)中的非線性彎曲微分方程組,求得了圓板中心撓度與均布載荷的關(guān)系式,討論分析了梯度指數(shù)、溫度等因素對(duì)功能梯度材料板非線性彎曲的影響.把該方法計(jì)算結(jié)果與有限元計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了比較,驗(yàn)證了該方法的計(jì)算結(jié)果是可靠的.算例分析表明,中性面位置對(duì)溫度場(chǎng)中功能梯度材料圓板的非線性彎曲有一定影響,在荷載較大時(shí),宜考慮中性面位置對(duì)彎曲的影響.

介紹了熔體發(fā)泡法制備泡沫鋁的工藝方法,分析了增粘劑加入量、tih2加入量和保溫發(fā)泡時(shí)間對(duì)泡沫孔結(jié)構(gòu)的影響,得出了制備具有均勻孔結(jié)構(gòu)泡沫鋁的工藝參數(shù)。

泡沫鋁因其低密度、高比剛度、緩沖抗震等優(yōu)良特性,越來越受到人們關(guān)注,逐漸將在汽車、航空等領(lǐng)域得到運(yùn)用。本文介紹了泡沫鋁及泡沫鋁夾心板的幾種主要制備工藝,并對(duì)其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了闡述性分析。

以zn-22al(za22)基泡沫材料為芯材,ly12鋁板為面板制備了泡沫夾芯復(fù)合板。研究了泡沫夾芯復(fù)合板的三點(diǎn)彎曲行為,觀察了復(fù)合板的破壞模式,分析了復(fù)合板彎曲性能的影響因素,運(yùn)用層合梁剛度優(yōu)化理論探討了其機(jī)理。研究結(jié)果表明,za22泡沫夾芯復(fù)合板的三點(diǎn)彎曲載荷-位移曲線可按線性段、非線性段和失穩(wěn)段表示其特征;其彎曲極限載荷隨孔隙率的增大而減小,并且泡沫夾芯復(fù)合板表現(xiàn)出明顯的層合效果。三點(diǎn)彎曲載荷作用下,泡沫夾芯復(fù)合板的主要失效模式為芯材的剪切破壞。

汽車工業(yè)的發(fā)展需要為旅客提供更高的安全性、舒適性,同時(shí)由于能源價(jià)格的上漲和環(huán)境污染的加劇,要求汽車降低能耗和尾氣排放。這就需要一種密度小、比強(qiáng)度高、不燃燒并能夠降低噪聲的材料。很多材料能夠滿足其中的一、兩項(xiàng)要求,但往