多胞材料是一種內(nèi)部含有大量空隙并由一定的胞結(jié)構(gòu)組成的孔穴組合體。由于復(fù)雜細(xì)觀結(jié)構(gòu)的存在,多胞材料具有明顯的多尺度特征。泡沫金屬是一類(lèi)以金屬為基體制造的多胞材料,具有高比剛度和高比強(qiáng)度的性能,由于其良好的能量吸收能力,在沖擊能量吸收領(lǐng)域擁有廣泛的應(yīng)用。泡沫金屬在工程應(yīng)用中作為緩沖的吸能材料,受到的載荷較為復(fù)雜,且多為動(dòng)態(tài)載荷。因此,了解其在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)和動(dòng)態(tài)沖擊下的本構(gòu)行為很有必要。泡沫金屬存在著宏觀可見(jiàn)的孔洞,對(duì)于這種非均勻、非連續(xù)介質(zhì)能否當(dāng)成宏觀上的均勻、連續(xù)介質(zhì)材料來(lái)簡(jiǎn)化處理尚有疑問(wèn)。泡沫金屬由于其塑性體積可壓縮性,在靜水壓力下可以發(fā)生屈服,這與致密金屬非常不同。因此,傳統(tǒng)的金屬塑性理論未能拓展到泡沫金屬。而在動(dòng)態(tài)加載下泡沫金屬的變形模式會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)變,由準(zhǔn)靜態(tài)的隨機(jī)剪切帶模式轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)態(tài)加載下典型的逐層壓潰模式。因此,泡沫金屬在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)和動(dòng)態(tài)沖擊下的本構(gòu)行為的研究存在諸多難點(diǎn)。為了描述多胞材料的屈服面,學(xué)者們提出了von Mises等效應(yīng)力σe和平均應(yīng)力σm之間關(guān)系的一些形式。Deshpande和Fleck提出的自相似各向同性本構(gòu)模型,因其簡(jiǎn)單,僅含有兩個(gè)參數(shù)（橢圓率α和單軸屈服應(yīng)... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：143 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１自然界中的多胞材料??Ｆｉｇ．?１．１?Ｃｅｌｌｕｌａｒ?ｍａｔｅｒｉａｌｓ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｎａｔｕｒｅ．??

器的吸能部件應(yīng)用于緩沖抗沖擊領(lǐng)域。泡沫金屬在單軸壓縮下的應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系??為典型的三段式［５］，較短的彈性段、很長(zhǎng)的應(yīng)力不變的平臺(tái)段以及快速硬化壓??實(shí)段，如圖１．３所示。眾多的學(xué)者對(duì)常見(jiàn)的泡沫金屬的復(fù)合結(jié)構(gòu)如泡沫金屬夾芯??板、泡沫金屬填充管等進(jìn)行了研究［６－２２］，發(fā)現(xiàn)在合理的填充方案下，填充了泡??沫金屬的復(fù)合結(jié)構(gòu)有著更優(yōu)的力學(xué)性能。在對(duì)復(fù)合結(jié)構(gòu)研宄的基礎(chǔ)上，泡沫金屬??復(fù)合結(jié)構(gòu)己經(jīng)成功的應(yīng)用到各行各業(yè)。例如，圖１．４為泡沫金屬三明治夾層構(gòu)件??在ＡＦＳ空間部件Ａｒｉａｎｅ?５?ｃｏｎｅ?３９３６的應(yīng)用［２３］，圖１．５為泡沫金屬?gòu)?fù)合構(gòu)件在奧??迪Ａ８汽車(chē)上的應(yīng)用［２４］。??－２－??

的方式形成孔洞，該方法成功制備出了泡沬金屬材料，隨后衍生了各種制備方法。??在傳統(tǒng)的制備泡沫金屬材料的工藝中，按照成型方式主要分為固態(tài)成型和液態(tài)成??型法，典型泡沫金屬的制備方法如圖１．６所示。其中固態(tài)成型主要有粉末冶金法??和纖維燒結(jié)法，液態(tài)成型主要有熔體發(fā)泡法、氣體注入法和滲流鑄造法等［１，２６］。??早期文獻(xiàn)中常見(jiàn)的閉孔泡沫鋁“Ａｌｐｏｒａｓ”是以ＴｉＨ２作起泡劑采用發(fā)泡法制備，而??開(kāi)孔泡沫鋁“Ｄｕｏｃｅｌ”則是采用泡沫塑料為模具鑄造法制備［２７］。??／?＼?（／－？?１?？〇（?？ｎｃ４?ｎｏｗ?？？〇？〇？?ｃｅｔｉ?？ｏｕ＞??（ａ）?一??丨?二二?１?一＇?一??ｉ：?〇一??－二二－一懷丨?咖?ｒｒ?Ｕ??Ｊ?＝三■?，?ｊ｜??（ｂ）?丨―??蒙ｉ??Ｔｔｉ？ｃｋ．ｎ＊ｎ〇?Ｆｏｒｍｉｎｇ?〇〇？＊？＂〇?Ｆｏ？ｍ．ｄ?Ｓｌｉｃｉｎｇ?Ｍｖ＜—－咖狀??Ｂｌｏｃｋ?？ＣＨＫＨＸｔ．ｐｎＫ＊Ｍｉ??圖１．６泡沫金屬常見(jiàn)制備工藝（ａ）氣體注入法（ｂ）發(fā)泡法（ｃ）熔模鑄造法??Ｆｉｇ．?１．６?Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?ｆｏａｍ?ｍｅｔａｌ?（ａ）?ｇａｓ?ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ?（ｂ）?ｂｌｏｗｉｎｇ?ａｇｅｎｔｓ?ａｎｄ?（ｃ）??ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ?ｃａｓｔｉｎｇ?ｍｅｔｈｏｄ．??盡管多年來(lái)，工業(yè)制備多胞材料的工藝在不斷地發(fā)展改善，已經(jīng)制造出細(xì)觀??結(jié)構(gòu)更豐富、微缺陷更少、性能更穩(wěn)定、成本更低的泡沫金屬材料。但仍存在著??許多問(wèn)題，例如如何控制胞元形狀以及孔徑的分布，如何更好地控制試樣的分散??性和可重復(fù)性等。如今

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]多胞材料動(dòng)靜態(tài)力學(xué)性能的多尺度分析和表征[D]. 王士龍.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2017
[2]泡沫金屬的動(dòng)態(tài)壓潰模型和率敏感性分析[D]. 王長(zhǎng)峰.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2013

碩士論文
[1]泡沫金屬的細(xì)觀結(jié)構(gòu)特征與建模及其動(dòng)靜態(tài)仿真分析[D]. 馬榮鑫.華南理工大學(xué) 2012



本文編號(hào)：3523666