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泡沫铝是一种具有多种特殊性能的新型人造材料,其结构模型和受载后的力学行为问题还没有得到圆满的解决,而目前的泡沫铝的应用范围越来越广,因此研究其孔洞结构的几何特征和受静态压缩荷载时的力学行为有着重要的现实意义。对于泡沫铝压缩性能的研究比较多,但是从内部孔洞结构方面来进行考察的还比较少,相关的文献报道也不多。本文使用了切片法,将泡沫铝试样切成薄片,对其内部和表面孔洞结构的几何特征进行了统计和分析;并且对准静态压缩下变形带和内部及表面孔洞结构的关系进行了系统研究。本文的工作主要可以分为以下两个方面:
1.结合数字图像采集技术和放大成像技术,使用课题小组自主开发的统计软件,对泡沫铝试样的截面和表面孔洞结构的几何特征参数进行了统计,主要针对孔面积、长短轴比和方位角这三个参数的分布规律。这项工作为后续的泡沫铝压缩力学行为的研究奠定了基础,也为今后的泡沫铝有限元建模提供了参考;
2.运用数字图像采集技术对受到单轴准静态压缩荷载的泡沫铝试样的变形和破坏过程进行了跟踪观察并采集了一系列图像。应用课题小组基于数字图像相关技术开发的图像分析软件进行运算得到了图像中各个计算点的位移信息,从而对变形带实现了准确的定位。在此基础上对变形带所在截面和变形带上的孔洞结构的几何特征进行了统计和分析,初步确定了变形带和泡沫铝试样内部及表面孔洞结构几何特征之间的关系。除此以外,本次实验还考察了泡沫铝试样在受到不同方向压缩荷载时应力应变曲线之间的异同。
本文主要涉及了泡沫铝内部和表面孔洞结构的几何特征的统计研究以及准静态压缩荷载下的力学行为研究这两个方面的内容。这些研究成果既可以为泡沫铝材料的理论结构模型和有限元数字模型的建立提供依据,也可以应用于相关的工程实际,还可以作为今后的进一步力学实验研究的基础。