本文關(guān)鍵詞：多胞金屬材料的動態(tài)力學(xué)性能及屈服行為研究

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【摘要】：由于多胞金屬材料優(yōu)異的力學(xué)性能及物理性能，例如質(zhì)量輕、高比剛度、高比強(qiáng)度、緩沖吸能及電磁屏蔽等，常被作為一種承載材料或與其它材料組成多層復(fù)合結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用于航空航天、軌道車輛、建筑等工業(yè)領(lǐng)域。由于多胞金屬材料服役工況的復(fù)雜性，無論是其工業(yè)優(yōu)化設(shè)計，還是其在工程中的實(shí)際應(yīng)用，都需要深入研究其力學(xué)性能，尤其是動態(tài)力學(xué)性能和在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的屈服失效行為。本文采用實(shí)驗研究與理論分析相結(jié)合的方法，研究了中等相對密度固體中的多孔銅合金及多孔鐵合金在動態(tài)載荷下的力學(xué)行為，以及低相對密度固體中的泡沫鋁合金在準(zhǔn)靜態(tài)單軸載荷和三軸復(fù)合加載條件下的屈服行為。 利用分離式霍普金森壓桿實(shí)驗裝置（SHPB）對多孔銅合金和多孔鐵合金進(jìn)行動態(tài)加載實(shí)驗，得到了兩種多孔金屬材料在應(yīng)變率102s-1~103s-1下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。分析了材料的相對密度和應(yīng)變率對于材料壓縮屈服強(qiáng)度的影響。同時，提出了一個能夠描述這兩種多孔金屬材料的動態(tài)力學(xué)性能的多參數(shù)本構(gòu)方程，分析了模型參數(shù)與材料的相對密度之間的關(guān)系。 對三種相對密度（10%，15%，20%）的泡沫鋁合金進(jìn)行了準(zhǔn)靜態(tài)單軸壓縮、拉伸加載實(shí)驗和準(zhǔn)靜態(tài)三軸圍壓加載實(shí)驗。比較和分析了泡沫鋁合金處于單向應(yīng)力狀態(tài)時，壓縮載荷下與拉伸載荷下材料變形失效機(jī)制的不同，及由此導(dǎo)致的材料不對稱的單軸壓縮拉伸屈服強(qiáng)度。根據(jù)單軸壓縮和拉伸實(shí)驗及三軸圍壓加載實(shí)驗的結(jié)果獲得了不同相對密度泡沫鋁合金在準(zhǔn)靜態(tài)載荷下的實(shí)驗屈服面。同時，分析了相對密度對于泡沫鋁合金準(zhǔn)靜態(tài)實(shí)驗屈服面形狀的影響。 研究取得以下五方面的成果：（1）實(shí)驗結(jié)果表明，多孔銅合金和多孔鐵合金均存在明顯的應(yīng)變硬化效應(yīng)，同時材料應(yīng)力-應(yīng)變曲線的屈服平臺階段與密實(shí)化階段沒有明顯的界限。（2）多孔銅合金和多孔鐵合金的相對密度和應(yīng)變率對于材料的壓縮屈服強(qiáng)度有顯著的影響，材料的相對密度越大，其屈服強(qiáng)度越大，而且材料的屈服強(qiáng)度隨著應(yīng)變率的提高而增大。（3）提出了一個能夠描述多孔銅合金和多孔鐵合金動態(tài)力學(xué)性能的多參數(shù)本構(gòu)方程，，分析了模型參數(shù)與材料的初始相對密度之間的關(guān)系，通過對比模型預(yù)測結(jié)果和實(shí)驗結(jié)果對本構(gòu)模型的有效性進(jìn)行了驗證。（4）將三種相對密度泡沫鋁合金的準(zhǔn)靜態(tài)實(shí)驗屈服面與Gibson屈服準(zhǔn)則、Deshpande-Fleck屈服準(zhǔn)則及Miller屈服準(zhǔn)則三個屈服準(zhǔn)則進(jìn)行了對比。結(jié)果顯示材料的實(shí)驗屈服面與現(xiàn)有的三個屈服準(zhǔn)則基本吻合，由于Miller屈服準(zhǔn)則充分考慮了泡沫材料不對稱的單軸拉壓屈服強(qiáng)度，材料的實(shí)驗屈服面與之吻合較好。（5）通過將材料的屈服應(yīng)力點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，可以得出在本文研究的相對密度范圍內(nèi)（10%~20%），相對密度對于泡沫鋁合金準(zhǔn)靜態(tài)下的實(shí)驗屈服面形狀沒有明顯的影響。
【關(guān)鍵詞】：多胞金屬材料 SHPB 相對密度 應(yīng)變率 本構(gòu)模型 多軸加載 屈服準(zhǔn)則
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG113.25
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-24
• 1.1 引言10-11
• 1.2 多胞固體材料概述11-12
• 1.3 多孔金屬材料力學(xué)性能研究現(xiàn)狀12-16
• 1.4 泡沫材料力學(xué)性能的研究現(xiàn)狀16-23
• 1.5 本文主要研究工作23-24
• 第二章 多孔金屬材料在高應(yīng)變率下力學(xué)性能的研究24-40
• 2.0 實(shí)驗材料24-25
• 2.1 準(zhǔn)靜態(tài)壓縮實(shí)驗25
• 2.2 動態(tài)實(shí)驗25-31
• 2.2.1 實(shí)驗裝置25-30
• 2.2.2 實(shí)驗結(jié)果及分析30-31
• 2.3 本構(gòu)方程31-39
• 2.3.1 多孔銅合金的本構(gòu)方程參數(shù)33-35
• 2.3.2 多孔鐵合金的本構(gòu)方程參數(shù)35-37
• 2.3.3 模型預(yù)測結(jié)果與實(shí)驗結(jié)果的對比37-39
• 2.4 本章小結(jié)39-40
• 第三章 泡沫鋁合金在準(zhǔn)靜態(tài)載荷下屈服行為的研究40-58
• 3.1 實(shí)驗材料40
• 3.2 單軸加載實(shí)驗40-44
• 3.2.1 單軸壓縮實(shí)驗41
• 3.2.2 單軸拉伸實(shí)驗41-43
• 3.2.3 單軸加載實(shí)驗結(jié)果分析43-44
• 3.3 三軸壓縮實(shí)驗44-57
• 3.3.1 三軸壓縮實(shí)驗試件與裝置45-47
• 3.3.2 三軸圍壓實(shí)驗結(jié)果47-48
• 3.3.3 理論屈服準(zhǔn)則和實(shí)驗屈服面的比較48-53
• 3.3.4 摩擦力對于實(shí)驗結(jié)果的影響53-57
• 3.3.5 材料相對密度對于屈服面形狀的影響57
• 3.4 本章小結(jié)57-58
• 第四章 全文總結(jié)及工作展望58-60
• 4.1 全文總結(jié)58-59
• 4.2 工作展望59-60
• 參考文獻(xiàn)60-68
• 致謝68-70
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文70

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 胡時勝,王悟,潘藝,周t

本文編號：741167