通過運用電鏡掃描(SEM)及斷層掃描技術(XCT)對單個金屬空心球體球壁表面及內部孔隙特征及分布進行觀測,得出球壁中孔隙率的范圍,并結合實驗和數(shù)值模擬,分析在準靜態(tài)壓縮條件下,金屬空心球的變形過程,分析了孔隙率及其分布對金屬空心球變形破壞模式的影響.結果表明:金屬空心球的準靜態(tài)單軸壓縮其變形主要包括彈性變形、屈曲和屈服變形、球壁坍塌變形和致密化4個階段;當單個金屬空心球球壁處存在薄弱區(qū)域時,該區(qū)域在受力后會首先發(fā)生屈曲破壞,進而向內凹陷,若破壞區(qū)域相互毗鄰或相近,則會形成一條或多條失穩(wěn)線,球體會沿著失穩(wěn)線破壞,且失穩(wěn)線周圍會形成鉸結構,提高球體的承載能力.研究結果為金屬空心球泡沫材料的設計和制造提供理論參考. 

【文章來源】：華中科技大學學報(自然科學版). 2020年08期 北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

金屬空心球體球壁表面、內部孔隙形貌特征及分布

采用有限元軟件ABAQUS建立薄壁金屬空心球計算模型，如圖2所示．金屬空心球體置于上下剛性板之間，底端剛性板完全固定，頂端剛性板沿豎直向壓縮金屬空心球，速度v=8×10-7m/s.基體材料采用彈塑性模型，真實應力應變?yōu)?

基于金屬空心球球壁不同孔隙率及其分布情況，建立5種不同孔隙率和不同分布形式金屬空心球的有限元模型，分別為圖3(a)所示的孔隙率均勻分布(UDM)、圖3(b)所示的孔隙率豎向分布(VDM)、圖3(c)所示的孔隙率橫向分布(HDM)、圖3(d)所示的孔隙率隨機分布(RDM)和孔隙率和厚度隨機分布(RDTM)，孔隙率的范圍取0.00%～32.88%.實驗觀測金屬空心球體球壁表面及內部孔隙特征和分布，數(shù)值模擬中金屬空心球模型的幾何參數(shù)為：空心球外直徑D=3mm；對于UDM,VDM,HDM和RDM四種模型，球壁厚度t=0.03 mm；對于RDTM模型，球壁厚度的范圍為0.01～0.04 mm.

【參考文獻】：
期刊論文
[1]六韌帶手性蜂窩結構的動力學響應特性研究[J]. 張新春,祝曉燕,李娜.  振動與沖擊. 2016(08)
[2]沖擊作用下薄壁金屬空心球壓縮變形研究[J]. 張威,楊會偉,管文博,胡建星,路國運.  工程力學. 2016(02)
[3]金屬半球殼壓縮力學性能實驗和模擬研究[J]. 余為,李慧劍,梁希,張濤.  工程力學. 2013(11)
[4]空心球金屬泡沫的研究進展[J]. 李智偉,魏尊杰,王宏偉.  機械工程材料. 2008(11)
[5]薄壁球殼超輕質結構力學行為研究[J]. 吳承偉,張鵬程,周平.  大連理工大學學報. 2008(05)



本文編號：2941027