泡沫铝的单向压缩行为及其吸能性

在SUNS电子万能材料试验机上对国产工业用泡沫铝材料进行准静态单向压缩试验，分析试件尺寸、材料相对密度及泡孔尺寸对材料静态压缩性能及吸能性能的影响。结果表明，在准静态条件下，泡沫铝泡孔孔径越大，弹性模量与塑性模量越小、屈服强度越大．但当相对密度超过32％后，塑性压垮强度却因泡孔孔径增大而降低，弹性模量在相对密度约为30％时出现拐点。孔径大吸能效率高。试件高度减小，压缩应力-应变曲线中的塑性平台长度缩短，且当试件高度小于10mm肘，塑性压垮强度明显提高。理想吸能效率最大值随试件高度增加而提高。泡沫铝微结构中的微缺陷引起材料压缩性能的降低。     

不同基体泡沫铝材料的吸能特性研究

对开孔泡沫铝、闭孔泡沫铝硅和闭孔泡沫铝铜材料进行了准静态压缩实验。研究了泡沫铝材料的准静态压缩力学行为及吸能机制,分析了相对密度和试件高度对泡沫铝吸能特性的影响。     

镀铜碳纤维增强铝基泡沫材料准静态压缩力学性能及吸能特性

采用熔体发泡法制备镀铜碳纤维增强铝基泡沫材料,研究泡沫铝试样准静态压缩力学性能及吸能特性。结果表明,铝/碳纤维复合泡沫材料的平台应力随相对密度的增加而增大,碳纤维含量越高,平台应力增大的速度越快,试样最大的屈服强度可达9.51 MPa。密度对试样吸能效率和平台段吸能量同样有影响,对于相同碳纤维含量的试样,密度越大,能量效率峰值对应的应变值越小,单位体积泡沫铝在平台段的吸能量越高,增加碳纤维含量,会使吸能量随密度增加而升高的趋势变得更加明显。     

镀铜碳纤维增强铝基泡沫材料准静态压缩力学性能及吸能特性研究

采用熔体发泡法制备了镀铜碳纤维增强铝基泡沫材料,并对泡沫铝试样开展了准静态压缩力学性能及吸能特性研究。结果表明,铝/碳纤维复合泡沫材料的平台应力随相对密度的增加而增大,碳纤维含量越高,平台应力增大的速度越快,试样最大的屈服强度可达9.51MPa。密度对试样吸能效率和平台段吸能量同样有影响,对于相同碳纤维含量的试样,密度越大,能量效率峰值对应的应变值越小,单位体积泡沫铝在平台段的吸能量越高,而增加碳纤维含量,会使吸能量随密度增加而升高的趋势变得更加明显。     

高分子填充泡沫铝合金的压缩力学行为

用加压渗流法制备开孔泡沫铝及泡沫ZL102，通过向其中填充硅橡胶的方法制备填充硅橡胶泡沫铝合金，并进行准静态和动态压缩实验，研究填充硅橡胶对泡沫铝合金压缩力学行为的影；定。结果表明，在静态压缩条件下，填充硅橡胶使塑性泡沫纯铝压缩变形的塑性平台区大幅度延长，因而能有效地改善其吸能性。而对于脆性的泡沫ZL102合金，填充硅橡胶反而使其失去泡沫金属所特有的变形特征，而呈现出致密材料的特征。在动态压缩条件下，填充硅橡胶能更有效地改善脆性泡沫铝的吸能性，使其应力一应交的平台区延长、且更加平缓。     

通孔泡沫铝合金的动态压缩力学性能研究

采用MTS810 2 3型万能材料试验机和分离式Hopkinson压杆 (SHPB)设备对加压渗流法制备的通孔泡沫铝合金进行了不同应变率下的准静态和动态压缩试验 ,以研究通孔泡沫铝的动态力学性能。得出了通孔泡沫铝合金的压缩应力 应变曲线。结果表明 ,不同应变率下的压缩σ ε曲线均分为线弹性、塑性变形和密实 3个阶段。通孔泡沫铝合金表现出明显的应变率效应 ,其屈服应力和流动应力随应变率的提高而上升。动态压缩下 ,通孔泡沫铝的屈服应力随相对密度的增大而升高 ,且其比强度与相对密度的 1 5次幂呈线性关系。     

基体对泡沫铝压缩行为与吸能性的影响

研究以工业纯铝、高强度铝镁合金及高含锌量脆性铝锌合金为基体的泡沫铝压缩行为。结果表明，基体性能对泡沫铝的压缩行为和吸能性有显著影响。不同基体性质泡沫铝的压缩过程均出现三个明显的变形区域，但变形行为不同。以高塑性工业纯铝为基体的泡沫铝表现出典型塑性泡沫特征和较低坍塌屈服强度，高强度脆性基体的铝锌泡沫呈现典型的脆性泡沫特征和较高弹性模量及屈服强度，相同应变量的吸能量和吸能效率均明显高于另外两种泡沫铝。     

通孔泡沫铝合金的动态压缩力学性能研究

采用MTS810.23型万能材料试验机和分离式Hopkinson压杆(SHPB）设备对加压渗流法制备的通孔泡沫铝合金进行了不同应变率下的准静态和动态压缩试验，以研究通孔泡沫铝的动态力学性能。得出了通孔泡沫铝合金的压绵应力-应变曲线。结果表明，不同应变率下的压缩σ-ε曲线均分为线弹性、塑性变形和密实3个阶段。通孔泡沫铝合金表现出明显的应变率效应，其屈服应力和流动应力随应变率的提高而上升，动态压缩下．通孔泡沫铝的屈服应力随相对密度的增大而升高．且其比强度与相对密度的1．5次幂呈线性关系。     

Mg及TiH2添加量对熔体发泡法制备泡沫铝的性能影响

采用熔体发泡工艺,以TiH2作为发泡剂制备泡沫铝。研究了不同TiH2添加量和不同Mg添加量对铝熔体发泡效果的影响;并对泡沫铝试样的孔隙率和孔径进行测量。通过XRD对泡沫铝中物相进行分析,利用扫面电镜观测了孔隙的微观形貌。最后,对泡沫铝的压缩性能进行测试。结果表明：Mg能显著提高熔体发泡法制备泡沫铝的发泡效率和试样孔隙率,其最终主要以Al3Mg2和MgAl2O4等形式存在于泡沫铝中。当Mg和TiH2的添加量均为为1.5wt%时,制备的泡沫铝孔径均匀,压缩性能良好,且有较好的吸能能力。     

Mg及TiH_2添加量对熔体发泡法制备泡沫铝性能的影响

以TiH_2为发泡剂,采用熔体发泡工艺制备泡沫铝。研究了TiH_2和Mg添加量对铝熔体发泡效果的影响,并对泡沫铝试样的孔隙率和孔径进行测定。采用体视显微镜、扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对泡沫铝进行了宏微观形貌观察和物相分析。利用电子万能试验机对泡沫铝的压缩性能进行测试。结果表明,Mg能显著提高熔体发泡法制备泡沫铝的发泡效率和试样孔隙率,最终主要以Al_3Mg_2和MgAl_2O_4等形式存在于泡沫铝中。当Mg和TiH_2的添加量均为1.5%时,制备的泡沫铝孔径均匀,压缩性能良好,且有较好的吸能能力。     

海绵钛挤压破碎过程和吸能特性分析

为了分析海绵钛精细破碎工艺挤压破碎演变过程,开展了海绵钛钛坨密实核心区试件的大应变压缩试验研究。结合海绵钛微观结构与压缩流变应力应变曲线分析海绵钛挤压破碎机理。分析海绵钛试件压缩吸能特性,探讨孔隙率对海绵钛压缩吸能特性的影响。结果表明海绵,钛压缩破碎结构演变过程分为弹性变形、孔棱与孔壁弯曲失稳塑性变形以及应力急剧上升孔隙密实化三个阶段;当应变达到45%时,试件表面出现初始挤压裂隙,随着孔隙率的增加,海绵钛压缩吸能特性降低,试件平均压缩吸收能量158.84 MJ/m~3。     

TC18合金动态力学行为的研究与分析

采用电子万能试验机对TC18合金进行了常温准静态压缩实验,得到合金在准静态下的实验数据,根据实验数据,选用分离式Hopkinson压杆对TC18合金在温度分别为298K、523K、773K和1023K,应变率分别为500s_-1、1000s_-1和1500s_-1下进行动态力学性能实验,得到了合金在高温动态压缩条件下的应力-应变曲线,分析了温度和应变率对TC18合金动态力学行为的影响。结果表明：在同一温度下,随着应变速率的增加,TC18合金的塑性应变明显增大,表现出一定的应变率增塑效应;在同一应变率下,随着温度的增加,材料的流变应力有显著的下降,表现出明显的热软化效应;在高应变率下的塑性变形过程中,应变率强化和热软化作用同时进行,当温度超过773K时,热软化作用大于应变率强化作用。     

膨胀充填材料工程力学特性的试验研究及应用

充填材料的工程力学性质对煤矿绿色开采有重要影响,是解决煤矿安全高效生产以及煤矿可持续发展的主要途径。本文以水泥、砂或粉煤灰为材料,双氧水为发泡剂制作的膨胀充填材料泡沫混凝土为研究对象,试验研究了密度为1 000kg/m~3、1 200kg/m~3、1 400kg/m~3含砂泡沫混凝土和含粉煤灰泡沫混凝土动静载力学特性。试验结果表明:两种膨胀充填材料在单轴抗压下经历了弹性阶段、应力下降阶段、平台阶段和压密阶段。在冲击荷载作用下的应力-应变曲线表现为线弹性阶段、屈服阶段和孔壁破坏阶段。含粉煤灰泡沫混凝土的抗压强度大于含砂泡沫混凝土的抗压强度,泡沫混凝土的抗压强度随密度的增大而增大。对比不同龄期下的膨胀充填材料可以看出,泡沫混凝土龄期越长,泡沫混凝土的固化程度越高,泡沫混凝土的抗压强度越大。现场应用表明,膨胀充填泡沫混凝土材料具有缓冲吸能作用,可以吸收顶板动静载荷能量,达到抗冲接顶目的,研究成果对膨胀充填材料泡沫混凝土在采矿绿色开采领域的使用提供了一定的参考指标。     

准静态应变率下的煤岩非线性力学特性

为研究开挖扰动下煤岩的非线性力学特征，利用MTS815伺服刚性试验机对芙蓉白皎煤矿煤岩进行10-5~10-2 s-1准静态应变率下的单轴压缩试验，分析准静态应变率下煤岩的应力-应变曲线、抗压强度、弹性模量、泊松比等力学特性的变化规律，基于煤岩显著的非线性力学特征，修正并验证黏弹性损伤本构模型的合理性。研究表明:① 煤岩单轴压缩荷载作用下具有明显的压密、线弹性、塑性屈服、峰后破坏4个阶段;煤岩力学特性应变率相关性突出，随着应变率的增加，压密阶段缩短，线弹性阶段增长，屈服阶段应力强化特征及峰后破坏阶段应力软化特征趋于明显;② 由于原生裂隙的闭合和扩展，煤岩受载作用下，各阶段均呈现显著的非线性力学特征，随着应变率的增加，压密阶段和线弹性阶段表现出的明显非线性特征呈减弱趋势;③ 准静态应变率10-5~10-2 s-1范围内，抗压强度随应变率增加由8.83 MPa增加至12.57 MPa，增长率42.35%;弹性模量随应变率增加总体呈现先增加后减小的变化趋势，在10-5~10-4 s-1应变率区间，弹性模量由1 644 MPa增加至1 825 MPa，随后在10-4~10-2 s-1应变率区间内减小，变化趋势发生明显转折;泊松比在准静态应变率下随应变率增加而呈现逐渐减小的变化趋势，从1.53下降到0.71，减小53.59%;整个准静态应变率范畴下，煤岩的力学特征参数(抗压强度、弹性模量、泊松比)均表现出显著的非线性变化趋势，均在临界应变率10-3 s-1附近发生转折。④ 利用一个损伤体和一个Maxwell模型并联方式，综合考虑准静态应变率下煤岩的非线性变化特征后，引入材料常数a对胡克定律进行修正，推导得出准静态应变率下煤岩的非线性损伤演化本构方程，并结合煤岩单轴压缩试验对其合理性进行验证。     

泡沫铝的性能研究及其在汽车制造业上的应用

泡沫铝是一种新型多功能材料,具有独特的结构和许多优异的性能,其应用前景可观,应用范围日益扩大。介绍了泡沫铝的若干性能,并针对其性能特征较为详细地叙述了在汽车制造业上的应用前景,指出了泡沫铝材料作为未来汽车材料的优越性。     

拉压全过程充填体损伤演化本构方程研究

为了解和掌握大体积充填体在大面积暴露情况下的弹塑性区域及拉、压应力状态分布情况，减少回采矿柱时产生的贫化损失，保证充填体柱的安全稳定，用本构模型建立的理论值对充填体破坏过程的实测值进行了拟舍．利用先进的MTS和INSTRON刚性伺服试验机系统对特大型采场原位取样的不同配比充填体进行了无侧限单轴抗压、劈裂拉伸强度试验，测得了所需的各种力学参数及拉、压应力-应变全过程曲线．实验结果表明：建立的充填体拉、压状态损伤演化方程和损伤本构模型能够较好的描述充填体的损伤演化性质和破坏过程，由本构模型建立的理论曲线与实测曲线拟舍得较好，理论值与实测值能够较好吻合．试验结论对预测充填体抗压、抗拉强度及破坏过程和对充填体抗压、抗拉损伤研究具有极为重要的现实意义，建立的损伤本构方程可以对同类矿山和相关行业的工程分析和设计提供一定的借鉴作用．