閉孔泡沫鋁是由泡孔作為支撐結(jié)構(gòu)的輕質(zhì)、多孔材料,由于具有獨特的物理特性和良好的緩沖吸能特性已經(jīng)廣泛用于汽車、航空和高鐵等行業(yè)中。本文針對閉孔泡沫鋁的力學(xué)性能,利用聲發(fā)射儀、高速相機(jī)采集了不同速率下,泡沫鋁壓縮過程的聲發(fā)射信號和CCD圖像,并用變分模態(tài)分解（VMD）了聲發(fā)射信號。通過聲發(fā)射信號、CCD圖像研究了泡沫鋁的變形機(jī)制與力學(xué)性能。本文的主要研究內(nèi)容如下:1.使用VMD從微觀水平上分析泡沫鋁,將聲發(fā)射信號分解為四個模態(tài)聲發(fā)射信號研究泡沫鋁的力學(xué)、能量機(jī)制。根據(jù)VMD的模態(tài)聲發(fā)射信號的稀疏性,給出聲發(fā)射隨機(jī)過程及正交系數(shù)法。正交系數(shù)選取K值相比相關(guān)系數(shù)計算精確性更高,更能直觀反映模態(tài)聲發(fā)射之間的能量關(guān)系。2.通過準(zhǔn)靜態(tài)壓縮實驗,探討了壓縮過程中閉孔泡沫鋁的力學(xué)性能和聲發(fā)射參數(shù)關(guān)系。結(jié)果表明:線彈性階段的聲發(fā)射的振鈴計數(shù)與幅度呈線性關(guān)系;能量計數(shù)與幅度呈指數(shù)關(guān)系;壓縮速率越高振鈴計數(shù)、能量計數(shù)與幅度分布更高。聲發(fā)射振鈴計數(shù)曲線與應(yīng)力應(yīng)變曲線有較高的相似性;密實應(yīng)變與聲發(fā)射能量計數(shù)有較好的對應(yīng)關(guān)系;聲發(fā)射能量-應(yīng)變曲線與泡沫鋁的吸能效率的變化趨勢相同且與密實應(yīng)變有較好的對應(yīng)關(guān)系。3.使用... 

【文章來源】：西南石油大學(xué)四川省

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－２閉孔立方體模型單元??泡沫鋁材料微觀結(jié)構(gòu)復(fù)雜及其不規(guī)則，很難正確解釋其力學(xué)性能

?西南石油大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文???｜?延展?￣？延展—??＼ｆｊ（??圖１－３壓縮和拉伸時的閉孔泡沬鋁材料的孔膜延展??Ｅ＊?＾ｐ＼?ｐ〇（ｌ－２Ｖ＊）??ＴＴ＝Ｃ１［（ｐ?—?ｊ?＋Ｃ３（ｌ－０）?—Ｈ?－ｎｒ—??Ｅｓ?Ｖ?Ｐｓ｝?Ｐｓ?Ｅｓ（ｌ－Ｐ／Ｐｓ）?（Ｎ１）??閉孔材料中根據(jù)孔膜塑性功等價于孔膜彎曲和延展功，同時考慮氣體對材料??強(qiáng)度的貢獻(xiàn)，估算塑性坍塌引起孔膜折皺的平臺應(yīng)力為：??＾？Ｃ４（＾ｆ２＋Ｃ５（ｌ－＾）ｔ?＋?Ｐ＾?（１－２）??Ｏｙｓ?Ｖ?Ｐｓ＾?Ｐｓ?ＣＴｙｓ??其中Ｃｎ是與泡孔相關(guān)的常數(shù)，Ｃｊ）是泡沫鋁基體材料的體積分?jǐn)?shù)，Ｅｓ是泡沫??鋁材料的彈性模量，是泡沫鋁的泊松比�？桌�、膜的彎曲是泡沫鋁材料的主要??變形機(jī)制，且孔棱、膜的褶皺，凹凸，泡孔的不均勻拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也會誘發(fā)彎曲變形，??降低材料性能。在桿棱兩端的塑性鉸彎曲桿棱斷裂，孔膜旋轉(zhuǎn)可保持彎矩恒定或??略微增大。人工制造的泡沫鋁的泡孔的孔內(nèi)氣體由于是與大氣壓力近似所以孔內(nèi)??氣體對坍塌的貢獻(xiàn)是非常小，但是在閉孔材料中的次坍塌應(yīng)力的提升有一定作用。??＿?傘＝０．６?＿??０?６?－?■?４＞＝０８?Ｊｒ??■?Ｅ７Ｅｔ＝（ｐ７ｐｔｒ２｜??００－??０．２?０４?０．６?０．８??相料密丨Ｑ：ｐＶｐ，??？?Ｍ閉孔泡沬議對楊氏模量｜與相對密度理想關(guān)細(xì)??３??

?基于ＶＭＤ算法的泡沫鋁壓縮時聲發(fā)射特征信號分析???；／??０．０?０．２?０．４?０．６?０．８??相對密度ｐ‘／ｐｓ??圖１－５閉孔泡沬鋁的相對屈服強(qiáng)度與相對密度理想關(guān)系圖??閉孔泡沫鋁中的相對模量和相對屈服強(qiáng)度與相對密度呈線性增長，固體分?jǐn)?shù)??越大相對模量增長越大。當(dāng)閉孔泡沫鋁材料變形時，孔內(nèi)氣體受到壓縮或膨脹，??對應(yīng)力－應(yīng)變曲線的影響。對于低密度孔內(nèi)氣體的壓縮對次坍塌應(yīng)力－應(yīng)變曲線的??斜率具有重要貢獻(xiàn)，當(dāng)棱邊屈曲時，孔膜必須承受某些橫向拉伸應(yīng)力的方式受到??折疊，孔膜拉伸時相對剛硬，將導(dǎo)致應(yīng)力－應(yīng)變曲線提高到僅需壓縮氣體的水平??上。對于閉孔泡沫鋁的次屈服平臺的緩慢上升，上升動力源于孔內(nèi)氣體壓縮還是??孔膜壓縮的貢獻(xiàn)。文獻(xiàn)［１］表明平臺應(yīng)力上升主要源于氣體的壓縮，而孔膜應(yīng)力貢??獻(xiàn)很少，但本文在研宄時發(fā)現(xiàn)隨平臺應(yīng)力的提升模態(tài)聲發(fā)射是彈塑性變形的模態(tài)??聲發(fā)射逐漸變大。??Ｙｕ?Ｓ?Ｒ等對ＺＡ２２泡沫［ｍ６］、ＳｉＣ顆粒增強(qiáng)ＺＬ１０４泡沫［１７］、ＳｉＣ顆粒增強(qiáng)??ＺＡ２２［１８］、ＡＬ２０３纖維增強(qiáng)ＺＡ２２泡沫［１９］等結(jié)果表明閉孔泡沫錯材料相對屈服強(qiáng)??度和相對密度較好符合Ｇｉｂｓｏｎ＆Ａｓｈｂｙ模型中的本構(gòu)關(guān)系。??Ｋ．Ｙ．Ｇ．Ｍｃｃｕｌｌｏｕｇｈ［２（）］，Ｙ．Ｓｕｇｉｍｕｒａ［２１］在各自的研究中率先開展閉孔泡沫鋁的??彈塑性變形行為并結(jié)合Ｇｉｂｓｏｎ＆Ａｈｓｂｙ模型，力學(xué)性能對材料密度孔結(jié)構(gòu)等壓縮??過程中的變形機(jī)制初步研究。Ｍｕ［２２＿２３］等通過對不同基體閉孔泡沫鋁壓縮實驗，??深入研究了微觀尺度下的變形機(jī)制，明確了基體材料對泡沫鋁變形機(jī)制的影響。??Ｍｉｃｈａｉｌｉｄｉ

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本文編號：3290908