【摘 要】
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在最近二十年里,泡沫金属作为一种新的结构和功能材料得到了快速的发展.对于它们的结构及其力学行为,都已经进行了一些研究.但目前的研究多数为泡沫填充复合结构的轴向准静态
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在最近二十年里,泡沫金属作为一种新的结构和功能材料得到了快速的发展.对于它们的结构及其力学行为,都已经进行了一些研究.但目前的研究多数为泡沫填充复合结构的轴向准静态压缩行为,而实际上这些结构往往被用于碰撞过程中的能量吸收器和缓冲器,经常会受到各种冲击载荷的作用和涉及到结构的弯曲崩塌.因此,我们的研究将关注于泡沫铝填充方管的弯曲崩塌行为方面.本文通过实验方法研究了泡沫铝填充薄壁方形铝管在准静态三点弯曲和低速落锤冲击实验下的力学响应行为.实验中可以变化的参数包括泡沫铝的密度、管壁材料的强度和厚度以及界面的粘结情况.静态弯曲实验表明填充有效地改变了填充结构的局部崩塌变形模式.泡沫填充阻碍了薄壁方管向内的崩塌,使薄壁管形成局部的多重褶皱形态,从而可以形成更多的塑性绞线;同时薄壁管的存在也使填充泡沫的弯曲变形更加平滑,阻止了泡沫内部裂纹的进一步扩展,因此显著提高了铝管的弯曲承载能力.而且,对于实验中未发生破裂的试件,粘胶结构的比能量吸收基本上都得到了提高.但是界面粘结限制了方管上壁皱折的形成,使下表面的拉应力增大,从而使得实验中大部分粘胶试件在较小角度时就已发生了破裂.粘胶后结构有两种可能的变形模式,其中结构上壁有明显皱褶变形的模式能吸收更多的能量.对于低速落锤冲击实验来讲,实验结果有所不同.动态冲击时的弯矩与静态弯曲相比都略有增加.泡沫填充阻碍了落锤的压入,但使得动态冲击下的填充结构更容易破裂.粘胶将使冲击载荷下的结构失效的转角明显减小.最后,提出了一个考虑到薄壁管和泡沫铝相互作用的方管的准静态弯曲行为的理论模型.我们比较了理论预测和实验数值,得到了在小转角时比较吻合的结果.
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