雙模量面板泡沫鋁芯圓形層合板非線性彎曲

應(yīng)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(fù)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(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,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。

對由泡沫金屬鋁芯和金屬面板組成的三層和多層復(fù)合板四點彎曲條件下的變形和斷裂行為進行原位觀察。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。對一個給定的三層復(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時發(fā)生內(nèi)芯切斷式破壞,反之發(fā)生表面凹陷式破壞。對于多層復(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,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。

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(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。

通過采用鋅基合金,配合機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)三點彎曲試驗測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),三點彎曲過程可分為彈性,塑性和失穩(wěn)3個階段,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。

泡沫鋁夾心板是一種新型復(fù)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。基于有限元軟件abaqus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。

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(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(yīng)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。

采用靜態(tài)三點彎曲加載方式對粘結(jié)法制備的泡沫鋁夾芯板的力學(xué)性能進行研究,通過實驗分析不同面板材料和芯層厚度對夾芯板彎曲性能、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,極限載荷強度有所提高,鋁面板泡沫鋁夾芯板的極限載荷強度和能量吸收能力的增加遠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。

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30%，至 4013萬cgt。首爾shinyoung證劵研究院umkyeong-ah 預(yù)測“年底和年初相比，新造船價格將會增加10%”。 需求最大的船型可能是集裝箱船，多虧了全球良好的 進出口形勢。 全球造船行業(yè)已經(jīng)觸底的情緒擴散，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，全球船公司不再因為新訂單而有更多心理負(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)測的原因之一是船舶 融資市場已經(jīng)再次被激活，這證明新造船市場的全面 復(fù)蘇。 2010年下半年船舶融資市場出現(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到最 高，比第二季度增加三倍。至此，長期凍結(jié)的船舶融 資市場開始快速復(fù)蘇。大多數(shù)船舶融資人士預(yù)測前

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℃,溫度過高會導(dǎo)致芯層出現(xiàn)大尺寸連通孔。發(fā)泡時間對熔融態(tài)泡沫體的凝固過程有顯著影響,時間過長會使泡沫層塌陷,發(fā)泡溫度為620℃時,經(jīng)4~6min發(fā)泡芯層可形成良好的泡沫結(jié)構(gòu)。

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(dāng)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。

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行軋制連接,然后直接在爐中進行發(fā)泡的方法·這種方法既克服了粘結(jié)劑連接的缺點,達到了冶金結(jié)合的目的;又使工藝過程縮短,節(jié)約了能源·對泡沫孔的形貌特征進行了研究,并對孔壁上鈦的富集和皺褶進行了分析·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度較低的缺點;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弧Ｍㄟ^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扁孔為特征,主要是長扁孔的形成與擴展。通過對泡沫鋁芯材在不同的工藝參數(shù)下進行發(fā)泡得出通過本實驗的最佳混料時間為2h,軋制壓下率為60%~70%,發(fā)泡溫度在620~630℃之間,發(fā)泡時間在8~10min。

研究了泡沫鋁填充的方形鋁管的準(zhǔn)靜態(tài)三點彎曲行為.實驗表明:泡沫鋁填充有效地改變了鋁管的局部崩毀變形模式;界面粘接提高了填充結(jié)構(gòu)的抗彎剛度,但使結(jié)構(gòu)易在較小轉(zhuǎn)角下發(fā)生破壞.最后,基于實驗提出了一個分析填充結(jié)構(gòu)彎曲崩塌行為的理論方法,在小轉(zhuǎn)角下給出了與實驗相當(dāng)吻合的結(jié)果.

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(yīng)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(yīng),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(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,這對泡沫鋁夾心板的設(shè)計及工程應(yīng)用具有實際指導(dǎo)意義.

泡沫鋁夾心板靜態(tài)三點彎曲變形行為及力學(xué)性能(精)

為研究泡沫鋁/鑄鐵層合梁彎曲載荷時的變化特點,采用ansys方法進行模擬研究。結(jié)果表明,層合梁在彎曲載荷作用下的力-撓度曲線變化規(guī)律不同于鑄鐵,具有與泡沫鋁相同的吸能和緩沖特性,顯示良好的層合效果;層合梁與泡沫鋁梁的彎曲變形過程相似,在工程應(yīng)用中有著良好的應(yīng)用前景。

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,運用層合梁剛度優(yōu)化理論探討了其機理。研究結(jié)果表明,za22泡沫夾芯復(fù)合板的三點彎曲載荷-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。

設(shè)計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(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)具有較高的彎曲比剛度、明顯的重量優(yōu)勢及可設(shè)計性。

泡沫鋁夾芯板的制備技術(shù)

泡沫金屬是一類具有低密度以及新奇的物理、力學(xué)、電學(xué)、聲學(xué)等特殊性能的新型材料。而泡沫鋁的潛在用途之一是作為泡沫鋁夾芯板的芯材使用。詳細介紹了制備泡沫鋁夾芯板的不同方法,如膠粘法、超聲焊接法、激光協(xié)助發(fā)泡法、擴散焊接法、面板與預(yù)制材料軋制-包覆法和粉末復(fù)合軋制法等。通過比較,在國內(nèi)粉末復(fù)合軋制法工藝簡單,是最有希望適合高溫作業(yè)和大批量生產(chǎn)的方法。

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)泡時間對泡沫孔結(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)。