近年來恐怖襲擊以及自然災(zāi)害等意外事故頻發(fā),為提高建筑結(jié)構(gòu)在遭受爆炸、沖擊等極端偶然荷載作用時(shí)的安全性能,建筑結(jié)構(gòu)的抗沖擊防護(hù)成為了當(dāng)下的研究熱點(diǎn)。其中由金屬管件和泡沫材料相結(jié)合形成的復(fù)合材料構(gòu)件耗能性能優(yōu)越,在航天、汽車等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。基于以上背景,本文提出泡沫鋁填充6082-T6高強(qiáng)鋁合金圓管的新型復(fù)合構(gòu)件,對其在軸壓和軸向沖擊荷載作用下的響應(yīng)特征、破壞機(jī)理及耗能性能開展試驗(yàn)和數(shù)值模擬研究,主要研究工作包括以下幾部分:（1）6082-T6鋁合金本構(gòu)模型及失效準(zhǔn)則進(jìn)行了15次6082-T6鋁合金材料單軸拉伸試驗(yàn),得到不同壁厚鋁合金的彈性模量、伸長率和抗拉強(qiáng)度等材料參數(shù),發(fā)現(xiàn)鋁合金的應(yīng)力-應(yīng)變曲線與Jackson-Cook模型吻合較好。選取Cockcroft-Latham韌性斷裂準(zhǔn)則作為判定材料失效的方法,結(jié)合材料拉伸試驗(yàn)與有限元模擬結(jié)果獲得不同壁厚鋁合金的臨界失效塑性應(yīng)變能Wcr,結(jié)果表明該方法可較好的模擬鋁合金在常溫下的失效行為。（2）泡沫鋁填充鋁合金圓管構(gòu)件的軸壓性能研究設(shè)計(jì)制作了20個鋁合金空管構(gòu)件和泡沫鋁填充鋁合金圓管構(gòu)件,并對其開展軸壓試驗(yàn)研究,獲得了試件在軸壓全過程中的變形... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

泡沫鋁及泡

寤骱稍?時(shí)的變形和振動，避免結(jié)構(gòu)發(fā)生較大的變形，為建筑物本身安全或防護(hù)工程后的人身安全提供保障。而現(xiàn)有研究中對此類構(gòu)件的研究較少，且大部分針對汽車領(lǐng)域，其研究成果不能直接應(yīng)用到建筑工程領(lǐng)域。因此，研究泡沫材料和金屬構(gòu)件結(jié)合形成的復(fù)合構(gòu)件具有十分重要的研究意義和實(shí)際價(jià)值。泡沫鋁是泡沫金屬的一種，是通過發(fā)泡工藝等方法人工制成的，由整體骨架和內(nèi)部的孔隙組成，主體材料為鋁合金，內(nèi)部孔隙在發(fā)泡過程中形成，根據(jù)泡孔之間是否相通分為開孔和閉孔兩類泡沫鋁，如圖1所示。由于其內(nèi)部存在較多孔隙，泡圖1-1泡沫鋁及泡沫鋁填充復(fù)合構(gòu)件

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-3-圖1-3上海辰山植物園溫室圖1-4杭州慶春路人行天橋新型高強(qiáng)鋁合金材料是在普通鋁合金優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，通過特殊的固溶處理等工藝提高了材料強(qiáng)度（抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值可達(dá)到290N/mm2~350N/mm2左右）、具有良好的焊接性能和表面處理性能、彌補(bǔ)了普通鋁合金強(qiáng)塑比差的缺陷、且有利于環(huán)境保護(hù)，回收利用價(jià)值高。鋁合金與其他常用金屬相比最大的優(yōu)勢便是可擠壓成型，可制作出軋制等技術(shù)無法形成的合理截面。在建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，與其他金屬材料相比，鋁合金具有無與倫比的優(yōu)勢和特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于圍護(hù)鋁合金結(jié)構(gòu)、半承重鋁合金結(jié)構(gòu)和承重鋁合金結(jié)構(gòu)中。鋁合金結(jié)構(gòu)的耐腐蝕能力強(qiáng)，且其密度較低，比強(qiáng)度很高，易回收，再處理成本低，由于其輕質(zhì)高強(qiáng)的特性還可以降低自重，降低承重結(jié)構(gòu)的造價(jià)，還能減小地震中橋梁和高層樓房的慣性力。鋼材在低溫下會有冷脆形象，而鋁合金的強(qiáng)度不會降低且不會發(fā)生脆斷，是一種理想的低溫金屬材料，可用于極地和緯度較高地帶的建筑結(jié)構(gòu)。目前中國極為重視鋁合金在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用[8]，國內(nèi)企業(yè)在新型高強(qiáng)鋁合金的產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)能力和規(guī)模上不斷發(fā)展，為高強(qiáng)鋁合金在我國土木領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用提供了必要條件。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析1.2.1鋁合金構(gòu)件在建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用及其抗沖擊性能的研究現(xiàn)狀在土木行業(yè)中大量使用鋁合金作為結(jié)構(gòu)構(gòu)件是不可阻擋的新趨勢，鋁合金不但輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐腐蝕和低溫，具有其他金屬及其合金所沒有的優(yōu)點(diǎn)，并且其外觀新穎，時(shí)代感強(qiáng)，在施工過程中比較方便，因此，鋁合金在大跨空間建筑、體育嘗博物館、歌劇院等建筑領(lǐng)域具有極其廣闊的前景。國外鋁合金的研究工作始于1940年左右[9]，研究工作已處于完善階段。從材料、構(gòu)件、連接到結(jié)構(gòu)整體的計(jì)算與設(shè)計(jì)，

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]RPUF填充薄壁圓鋼管短柱構(gòu)件的軸壓力學(xué)性能[J]. 支旭東,郭夢慧,武啟劍,李奇訓(xùn),周軍.  哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2019(06)
[2]鋁合金薄壁多角管軸向沖擊吸能特性研究[J]. 孫宏圖,王健,申國哲,胡平.  機(jī)械強(qiáng)度. 2018(01)
[3]橫向沖擊載荷下泡沫鋁夾芯雙圓管的吸能研究[J]. 劉志芳,王軍,秦慶華.  兵工學(xué)報(bào). 2017(11)
[4]側(cè)向沖擊載荷下金屬薄壁圓管內(nèi)填充泡沫鋁的吸能特性研究[J]. 黃志超,劉志芳,路國運(yùn).  太原理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2017(02)
[5]鋁合金薄壁方管軸向沖擊變形及斷裂行為研究[J]. 孫宏圖,王健,何士龍,申國哲,胡平.  機(jī)械強(qiáng)度. 2016(02)
[6]沖擊載荷作用下金屬圓柱殼能量吸收研究[J]. 戴向勝,馬建敏.  振動與沖擊. 2012(06)
[7]泡沫鋁衰減沖擊波壓力的理論分析[J]. 康建功,石少卿,陳進(jìn).  振動與沖擊. 2010(12)
[8]鋁泡沫夾層結(jié)構(gòu)抗爆炸性能仿真分析及優(yōu)化[J]. 韓守紅,呂振華.  兵工學(xué)報(bào). 2010(11)
[9]爆炸荷載下泡沫鋁復(fù)合結(jié)構(gòu)耗能性能分析[J]. 閻石,黎偉.  水利與建筑工程學(xué)報(bào). 2010(01)
[10]開孔泡沫鋁填充圓管的準(zhǔn)靜態(tài)壓縮行為[J]. 劉偉明,程和法,黃笑梅,潘振亞.  爆炸與沖擊. 2009(06)

博士論文
[1]輕質(zhì)吸能材料和結(jié)構(gòu)的耐撞性分析與設(shè)計(jì)優(yōu)化[D]. 張宗華.大連理工大學(xué) 2010

碩士論文
[1]鋁基復(fù)合泡沫填充圓管抗剪及抗沖擊力學(xué)性能研究[D]. 王理.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[2]沖擊下內(nèi)嵌泡沫鋁節(jié)點(diǎn)耗能性能試驗(yàn)研究及其優(yōu)化設(shè)計(jì)[D]. 應(yīng)文劍.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[3]沖擊作用下鋁基復(fù)合泡沫填充管動態(tài)力學(xué)及吸能性能研究[D]. 丁珂.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[4]輕質(zhì)鋁泡沫夾芯板抗爆性能仿真與多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)[D]. 楊麗君.大連理工大學(xué) 2014
[5]軍車裝甲用蜂窩夾層板的抗彈性研究及優(yōu)化[D]. 王棟.大連理工大學(xué) 2013



本文編號：3559209