發(fā)布時間：2022-07-20 17:59

　　泡沫鋁合金作為一種輕質材料,具有高比剛度、高比強度、吸能降噪等優(yōu)異的力學性能和物理特性,廣泛應用于航空航天、交通運輸、安全防護等行業(yè)。由于泡沫鋁合金材料服役工況的多樣性和復雜性,無論是實際工程中的應用,還是針對材料進行的優(yōu)化設計,都需要對其力學性能進行深入地研究。本文采用實驗研究和有限元數(shù)值模擬計算相結合的方式,對泡沫鋁合金試樣尺寸對其力學行為的影響進行了研究。同時,對泡沫鋁合金材料進行了簡單應力狀態(tài)和復雜應力狀態(tài)加載實驗,得到了泡沫鋁合金的實驗屈服軌跡,結合理論分析,提出了一個適用于泡沫鋁合金材料的初始屈服準則,并基于此建立了針對體積可壓縮固體相對密度相關的宏觀唯象本構方程,通過與實驗結果對比驗證了所建立唯象本構方程的有效性。為了探究泡沫鋁合金試樣尺寸對試樣力學性能的影響以及能夠表征泡沫鋁合金材料性能的最小試樣尺寸,本文首先建立了3D Voronoi有限元隨機模型,通過理論分析和實驗研究對建立的模型和數(shù)值計算過程的有效性和合理性進行了驗證。通過數(shù)值計算的方式探究了泡沫鋁合金材料在準靜態(tài)單軸壓縮、剪切和彎曲三種不同工況下力學性能的試樣尺寸效應,并將實驗結果與模擬結果進行了對比。對三種不... 

【文章頁數(shù)】：142 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 多胞金屬材料概述
    1.3 多胞材料力學性能的尺寸效應研究現(xiàn)狀
        1.3.1 單軸壓縮或拉伸載荷下的尺寸效應
        1.3.2 剪切和彎曲載荷下的尺寸效應
        1.3.3 壓入載荷下的尺寸效應
        1.3.4 類缺陷結構尺寸對材料性能的影響
    1.4 多軸加載實驗技術研究現(xiàn)狀
        1.4.1 雙軸壓縮、三軸壓縮、雙軸拉伸實驗技術
        1.4.2 壓縮(拉伸)-剪切復合加載實驗技術
    1.5 泡沫材料本構關系研究
        1.5.1 靜水壓相關雙變量準則
        1.5.2 考慮應力偏張量第三不變量3J的靜水壓相關屈服準則研究
    1.6 本文主要研究工作
第二章 泡沫鋁合金的試樣尺寸效應
    2.1 3D Voronoi隨機模型
        2.1.1 3D Voronoi有限元模型的建立
        2.1.2 3D Voronoi有限元隨機模型有效性及合理性驗證
    2.2 單軸壓縮載荷下計算結果及分析
        2.2.1 有限元模擬計算結果
        2.2.2 摩擦系數(shù)的影響
        2.2.3 計算結果分析
        2.2.4 統(tǒng)計學分析
    2.3 剪切載荷下計算結果及分析
        2.3.1 有限元模擬計算結果
        2.3.2 計算結果分析
    2.4 彎曲載荷下計算結果及分析
        2.4.1 有限元模擬計算結果
        2.4.2 計算結果分析
    2.5 本章小結
第三章 不同應力狀態(tài)下泡沫鋁合金屈服行為的實驗研究
    3.1 實驗材料
    3.2簡單應力狀態(tài)實驗
    3.3壓縮-剪切復合加載實驗
        3.3.1 壓縮-剪切復合加載實驗裝置
        3.3.2 壓縮-剪切復合加載實驗結果分析
    3.4三軸圍壓加載實驗
        3.4.1 三軸圍壓實驗裝置
        3.4.2 實驗結果及分析
    3.5 泡沫鋁合金屈服準則的建立
        3.5.1 材料初始屈服點的定義
        3.5.2 已有理論屈服準則與實驗結果的對比
        3.5.3 考慮應力偏張量第三不變量3J的屈服準則
    3.6 本章小結
第四章 泡沫鋁合金宏觀唯象本構關系研究
    4.1 一維率無關體積不可壓縮固體彈-塑性本構
    4.2 基于特征應力和特征應變的泡沫鋁合金唯象本構關系
        4.2.1 特征應力和特征應變
        4.2.2 單軸壓縮加載下材料的硬化行為
        4.2.3 泡沫鋁合金宏觀唯象本構模型的構建
    4.3 本章小結
第五章 全文總結與展望
    5.1 全文總結
    5.2 工作展望
參考文獻
致謝
攻讀博士學位期間發(fā)表學術論文
博士學位論文獨創(chuàng)性聲明


【參考文獻】：
期刊論文
[1]真三軸靜載作用下混凝土的動態(tài)力學性能研究[J]. 徐松林,王鵬飛,單俊芳,張鳴,周李姜.  振動與沖擊. 2018(15)
[2]基于三維Hopkinson桿的混凝土動態(tài)力學性能研究[J]. 徐松林,王鵬飛,趙堅,胡時勝.  爆炸與沖擊. 2017(02)
[3]花崗巖動靜態(tài)壓剪復合加載實驗研究[J]. 章超,徐松林,王道榮,胡時勝,周李姜.  固體力學學報. 2014(02)
[4]泡沫鋁合金動態(tài)彈塑性本構關系的研究(英文)[J]. 王志華,敬霖,趙隆茂.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2011(03)
[5]壓實黏土的三軸拉伸特性試驗研究[J]. 張琰,張丙印,孫遜,李廣信.  水力發(fā)電學報. 2010(06)
[6]混凝土在雙向應力狀態(tài)下的力學特性研究[J]. 王有凱,徐秋麗,張素華.  路基工程. 2009(05)
[7]一種新型真三軸儀的研制與開發(fā)[J]. 邵生俊,羅愛忠,鄧國華,潘德勇.  巖土工程學報. 2009(08)
[8]巖石雙軸壓縮試驗及裝置研究進展[J]. 張慶,侯愛軍,贠小有,楊小林.  河南理工大學學報(自然科學版). 2007(04)
[9]一種新的高應變率復合壓剪實驗技術[J]. 崔云霄,盧芳云,林玉亮,陳軍,譚多望.  實驗力學. 2006(05)
[10]膜結構雙軸拉伸試驗機的研制與開發(fā)[J]. 陳魯,李陽,張其林,楊宗林.  科學技術與工程. 2006(01)

碩士論文
[1]多胞金屬材料的動態(tài)力學性能及屈服行為研究[D]. 張越.太原理工大學 2015
[2]泡沫鋁質材料屈服行為的數(shù)值研究[D]. 竺汝彬.華中科技大學 2008
[3]新型土工三軸儀測控系統(tǒng)的基本研究[D]. 裴經(jīng)旻.大連理工大學 2003



本文編號：3664478