基于面心立方孔洞堆砌模型的泡沫铝准静态及动态压缩模拟研究

以有限元分析软件 ANSYS 的 Workbench 为平台,以高孔隙率面心立方孔结构(Face centered cubic, FCC)的泡沫铝模型为对象,进行了准静态压缩和落锤冲击的有限元模拟。高孔隙率泡沫铝特指孔隙率(Porosity, Pr)在85%~90%之间的泡沫铝。已有的实验结果表明,孔隙率为90%的泡沫铝的准静态压缩下屈服平台应力值为3 MPa,当冲击应变速率在900 s-1以上时,其屈服平台的应力值稳定在7 MPa 左右;模拟结果与实验结果一致,并发现当应变速率达到35342 s-1后,泡沫铝的屈服平台应力值会再次大幅升高,达到14 MPa。根据泡沫铝压缩模拟的应力云图,揭示了不同应变速率下泡沫铝的吸能能力和变形模式的对应关系,并从结构变形的角度解释了泡沫铝的抗冲击吸能性能优于其准静态压缩的原因。     

高温处理后闭孔泡沫铝压缩性能及变形机理

目的 探究温度和孔隙率对闭孔泡沫铝材料压缩力学性能和变形机理的影响。方法 将孔隙率为84.3%～87.3%的泡沫铝试件在温度25～700 ℃内进行加热处理,对处理后的试样开展准静态压缩实验。结果 在准静态压缩条件下,闭孔泡沫铝材料在不同温度加热处理后的压缩应力–应变曲线均经历了3个阶段:弹性阶段、塑性平台阶段和密实阶段。孔隙率从87.3%减小到84.3%时,其弹性模量增大了44.4 MPa,屈服强度增大了0.39 MPa,平台应力增大了0.94 MPa。孔隙率为84.3%的泡沫铝,在25 ℃时,其弹性模量为141.4 MPa、屈服强度为4.25 MPa、平台应力为4.75 MPa;当加热温度为500 ℃时,弹性模量减小到了128.0 MPa、屈服强度减小到了4.22 MPa、平台应力减小到了4.51 MPa。结论 泡沫铝的弹性模量、抗压屈服强度和平台应力均随孔隙率的增加而减小;加热温度低于500 ℃以下时,泡沫铝材料力学性能变化很小,但屈服强度和弹性模量均小幅度降低;在压缩载荷下,泡沫铝的变形破坏模式呈现出先从试件铝基体较薄弱部分产生孔壁塑性变形、孔洞坍塌,并逐渐出现断裂压缩带,直至泡沫铝孔洞完全坍塌密实。     

泡沫铝-聚氨酯的制备及其吸能特性分析

目的 制备泡沫铝-聚氨酯复合材料,并研究球形开孔泡沫铝的孔隙率、聚氨酯（PU）的含量对泡沫铝-聚氨酯复合材料压缩性能和吸能性能的影响。分析泡沫铝孔隙率、聚氨酯含量对泡沫铝-聚氨酯复合材料吸能效率和理想吸能效率的影响规律。方法 通过对复合材料试样进行准静态压缩试验,得出对应的应力-应变曲线,进一步推导出吸能-应变曲线、吸能效率-应力曲线和理想吸能效率-应力曲线。结果 当泡沫铝的孔隙率一定时,随着PU含量的上升,泡沫铝-聚氨酯复合材料的压缩性能和吸能性能得到提升。当PU含量一定时,随着泡沫铝孔隙率的减小,泡沫铝-聚氨酯复合材料的压缩性能和吸能性能会增加。结论 明确了吸能效率曲线和理想吸能效率曲线的应用范围,为缓冲材料的选择提供了依据。     

孔径对球体开孔泡沫铝压缩及吸能性能的影响

目的 研究在准静态压缩过程中,不同孔径（泡沫铝内部胞孔的直径）对球体开孔泡沫铝压缩性能及吸能性能的影响。方法 针对3种不同孔径的泡沫铝试样进行准静态压缩实验。通过准静态压缩试验得出泡沫铝的应力-应变曲线,并通过应力-应变曲线计算得到吸能-应变曲线。结果 当泡沫铝孔径从5 mm增加到9 mm时,球形孔开孔泡沫铝的屈服强度增加了4.6862 MPa,最大吸能效率由24.45%提升到27.71%,力学性能和吸能性能均得到提升。结论 泡沫铝的压缩性能和吸能性能随着球体开孔泡沫铝孔径的增加而增强。     

泡沫铝孔单元结构模型及压缩特性研究

泡沫金属是近年发展起来的一种新型结构功能材料.对熔体发泡法制备的泡沫铝进行压缩实验,测试了其压缩应力-应变曲线,探讨了压缩变形过程的机理.结果表明,泡沫铝压缩过程具有明显的三阶段变形特征,即弹性段、塑性变形平台段和压实段.压缩性能显示随泡沫铝孔隙率和孔径升高,屈服强度和压实强度下降,且随着颗粒增强剂SiCp的加入,泡沫铝强度得到较大提高.同时,初步建立起理想的孔单元结构模型,推导出孔隙率与孔结构(孔径、壁厚、孔分布)的关系.     

闭孔泡沫铝的力学性能和吸能能力

在闭孔泡沫铝准静态压缩试验的基础上,研究了其力学性能、吸能能力。结果表明,闭孔泡沫铝单轴压缩应力-应变曲线呈现线弹性变形、塑性平台阶段、致密化阶段3个阶段;闭孔泡沫铝的压缩强度、吸能能力随着孔隙率的增大而减小,采用Gibson-Ashby模型分析闭孔泡沫铝的压缩屈服强度,吻合良好。并在此基础上,提出可供工程使用的多孔泡沫金属吸能能力公式,为其工程应用提供理论支持。     

泡沫铝的孔隙率对压缩性能的影响

本文采用粉末冶金复合加热新方法，研究了泡沫铝制备工艺参数TiH2与Al2O3对孔隙率的影响、孔隙率及孔结构均匀性对泡沫侣屈服强度的影响以及泡沫铝压缩变形的基本特征。研究结果表明：该方法可以制备孔隙率与结构均匀性可控的泡沫铝；当WTiH2=1％，WAl2O3=1～2％可获得较高的孔隙率和均匀的孔结构；泡沫铝的屈服强度随孔隙率的增加而减小，塑性平台区的变形范围随之增加，应力变化范围减小，力学稳定性增加，能量吸收性能和抗冲击性能变好；泡孔结构均匀的泡沫铝，其应力-应变曲线的塑性平台区较不均匀的要平缓、稳定。     

闭孔泡沫铝缓冲性能及其变形失效机理研究

在闭孔泡沫铝的准静态压缩实验基础上,研究不同孔隙率下的力学性能和吸能性能,分析其压缩变形机理。结果表明,闭孔泡沫铝的压缩过程存在明显的3个阶段:线弹性阶段、塑性平台阶段和致密化阶段。随着孔隙率的增大,闭孔泡沫铝的屈服强度、弹性模量和压实应力均减小。在压缩过程中,吸能效率和理想吸能效率均是先上升后下降。孔隙率对吸能效率影响较大,对最大理想吸能效率影响不大。将理想吸能效率曲线和吸能效率曲线结合可以选择合适的缓冲材料,发挥其最佳吸能特性。闭孔泡沫铝在准静态压缩条件下有良好的塑性变形能力,变形呈逐层破坏的特征。     

410L和430L泡沫钢性能的比较

以410L和430L不锈钢粉为基体,以CaCl₂为造孔剂,采用粉末冶金烧结溶解法制备出不同孔隙率的410L和430L泡沫钢并分析比较其组织和性能。结果表明：410L和430L泡沫钢的基体组织都是α-Fe;在相同的腐蚀条件下430L不锈钢的抗腐蚀性更强;在烧结过程中410L泡沫钢孔壁表面的氧化程度比430L泡沫钢严重;在准静态压缩变形过程中孔隙率为73%~83%的410L泡沫钢屈服应力为22.06~5.45 MPa,相同孔隙率的430L泡沫钢其屈服应力为56.77~10.44 MPa,430L泡沫钢的抗压强度是410L泡沫钢的2~3倍;应变量为50%时,孔隙率为73%~83%的410L泡沫钢单位体积的能量吸收值为6.12~2.90 MJ/m³。应变量为50%时,孔隙率为72%~83%的430L泡沫钢其单位体积的能量吸收值为40.35~8.25 MJ/m³。430L泡沫钢的单位体积能量吸收值约为410L泡沫钢的3~5倍。     

铸态30CrMnSiNi2A钢的热变形行为与热加工图

目的 研究铸态30CrMnSiNi2A钢的热变形行为,并建立热加工图评估出合适的热变形参数。方法 在变形温度900~1 200 ℃和应变速率0.01~10 s⁻¹条件下开展热压缩实验,分别构建应变0.2、0.4、0.6、0.8下的热加工图,结合扫描电镜对变形后的微观组织进行分析。结果 30CrMnSiNi2A钢在压缩过程中真应力的变化是加工硬化和动态软化协同作用的结果;在低应变速率时(0.01、0.1 s⁻¹),流动曲线在应力值达到峰值应力(σp)后都表现出流动软化现象,而在高应变速率下流动曲线则表现出连续的加工硬化现象。结论 根据变形试样的微观组织和塑性流动是否稳定,可将热加工图分为3个区:流动失稳区、不完全动态再结晶区、完全动态再结晶区,在完全动态再结晶区内的晶粒细小均匀,所以将变形温度1 100~1 180 ℃、应变速率0.01~0.5 s⁻¹确定为适合于30CrMnSiNi2A钢的加工窗口。     

中国钢桥

介绍了我国钢桥的发展及国内外的钢桥比较;论述了建造钢桥的钢材及其要求的化学成分和物理力学性能。     

模具钢的发展与应用

综述了冷作模具钢、热作模具钢、塑料模具钢的发展状况及其应用,同时对这三种模具钢发展的新钢种进行了详细的阐述,并对今后模具钢的研发进行了展望。     

加热温度和冷却速度对35VS非调质易切钢组织和性能的影响

本文对各种加热温度及冷却速度下的由第一汽车厂和大连钢厂联合开发,研制的35VS非调质易切钢的组织和性能进行了研究,结果完明,珠光体体积百分数和冷却速度有关,但奥氏体晶粒尺寸随着加热温度升高而增加,并在1050℃时发生突然长大,珠光体片层间距随冷却速度的增加而减少,铁素体的显微硬度明显高于35钢中铁素体的硬度。室温强度指标σb6和σ0:2随加热温度的升高而增加,室温塑性指标和δ随加热温度升高而降低,在性能和冷却速度关系曲线中,当冷却速度为60℃/min时,35VS钢具有较好的塑性,这种冷却速度下得到的组织呈魏氏组织。     

应用GB／T224—87标准时应注意的问题

从理论和实践阐述了在应用ＧＢ／Ｔ２２４－８７《钢的脱碳层深度测定法》中应注意的几个问题。     

低温用3.5Ni钢的焊接工艺

以试验结果为依据，阐述了３．５Ｎｉ钢焊接中所要解决的关键问题，提出了对母材、焊材的要求及相应的工艺原则，给出了有利于改善接头低温韧性的手工电弧焊、埋弧焊、钨极氩弧焊及焊后热处理的工艺参数。     

宝钢纯净钢生产技术的进步

论述了钢中碳、氮、氧、磷、硫以及夹杂物控制方面的技术进步，讨论了IF钢、管线钢所达到的纯净度纵使水平。     

The unique features of textures in low-carbon steels

Textures in low-carbon steels are of great significance in view of their strong influence on important physical properties such as formability and magnetic induction. Recent studies on the formation and evolution of textures through different processing stages of hot rolling, cold rolling and annealing have brought out many unique features, e.g. presence of complete and almost ideal fibre axes, inheritance of texture, texture memory effect and parallels between single crystal and polycrystalline situations. In particular, it has been possible to develop a fairly cogent picture of the genesis and perpetuation of the Goss texture.     

T92/Super304H异种钢焊接接头的性能研究

根据新型耐热钢T92和Super304H钢的焊接特点制定了适宜的焊接工艺,研究了焊制的T92/Su-per304H异种钢焊接接头的力学性能。结果表明,T92/Super304H异种钢接头的各项力学性均能满足使用要求。焊缝金属的韧性远低于T92钢侧热影响区,焊缝金属的结晶形态对焊缝韧性有很大的影响。焊接接头中焊缝金属的硬度值最高,而T92钢侧热影响区硬度最低,并且不同热影响区部位显微硬度变化较大,Super304H钢侧热影响区硬度变化不大。     

0Cr13Ni5Mo/Q345C马氏体不锈钢复合板的焊接性

分析了 0Cr13Ni5Mo/Q345C马氏体不锈钢复合板的焊接性。通过抗裂性试验、复合板补焊及复合板对接焊、焊接工艺评定 ,提出了该复合板配套的焊接材料及可行的焊接工艺 ,按此工艺焊接的 0Cr13Ni5Mo/Q345C复合钢板接头的力学性能满足技术指标的要求。     

钢制管材在空调水系统中的选型及应用

阐述了空调水系统中几种常用钢管管材的应用范围和不同连接方式;分析了开式空调水系统和闭式空调水系统之间的区别,并结合不同的空调水处理方式给出了不同的空调水系统中推荐应用的钢管管材及其连接方式和几点应用原则。