具有規(guī)則孔洞的多孔鈦作為一種新興的結(jié)構(gòu)工程材料,具有高比強度、良好的可設(shè)計性和優(yōu)異的能量吸收性能等優(yōu)勢,廣泛的應(yīng)用在軍事和民用等各個領(lǐng)域,使得多孔鈦材料成為當前結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域最熱門的研究方向之一。作為緩沖吸能材料,多孔鈦材料在使用過程中不可避免地需要承受強動態(tài)沖擊載荷的作用,如碰撞、爆炸、沖擊等。因此,多孔鈦材料在動態(tài)載荷作用下的力學(xué)性能研究具有十分重要的理論和工程應(yīng)用價值。本文研究選取工業(yè)純鈦TA2作為基體材料,加工了一種具有規(guī)則分布圓柱孔洞的新型多孔鈦材料,以實驗為主,結(jié)合數(shù)值模擬和理論分析,研究了不同孔隙率的多孔鈦材料在靜動態(tài)壓縮下的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系、壓縮變形機制、孔隙率和應(yīng)變率效應(yīng)的影響,獲得了該類材料的能量吸收特性,為多孔鈦材料的大規(guī)模工程應(yīng)用提供理論了基礎(chǔ)。本文的具體研究內(nèi)容如下:（1）利用電子萬能材料試驗機和SHPB實驗裝置,對不同孔隙率多孔鈦的準靜態(tài)力學(xué)行為和動態(tài)力學(xué)行為進行了實驗研究。分析比較了應(yīng)變率和孔隙率對多孔鈦材料應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系及屈服強度的影響,并提出了相關(guān)的經(jīng)驗公式;探究具有規(guī)則圓孔的多孔材料在應(yīng)變率10^-32×10

【文章來源】：北京理工大學(xué)北京市 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：154 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

自然界中的多孔材料

泛應(yīng)用于航空發(fā)動機制造等眾多領(lǐng)域，成為了近些年來熱門研究的材料之一[7]，也引了廣大學(xué)者的注意。多孔鈦材料屬于近些年來剛剛興起的多孔金屬材料，國內(nèi)外者對其研究主要集中在制備方法上[8-12]，以及部分靜態(tài)力學(xué)行為[13-15]，并且主要集在生物醫(yī)藥領(lǐng)域[16,17]。相對而言，關(guān)于多孔鈦動態(tài)力學(xué)性能的研究則較少。作為一綜合性能優(yōu)異且以能量吸收為主要優(yōu)勢的多孔金屬材料，其在動態(tài)載荷作用下，尤是強動載荷作用下的力學(xué)響應(yīng)的機理尚不清楚，需要進行更加深入的研究。1.2 多孔金屬材料概述多孔金屬材料，是以金屬為基體，內(nèi)部存在孔洞結(jié)構(gòu)的金屬材料。從多孔金屬料中多孔的英文“cellular”即可看出，該類型的材料是由胞元(Cell)構(gòu)成的，胞元可是桿結(jié)構(gòu)以及面結(jié)構(gòu)的任意組合，大致來講，多孔金屬材料從結(jié)構(gòu)上可以分為兩大型：具有開孔結(jié)構(gòu)的多孔金屬材料以及具有閉孔結(jié)構(gòu)的多孔金屬材料，分別如圖 和圖 1.3 所示。

泛應(yīng)用于航空發(fā)動機制造等眾多領(lǐng)域，成為了近些年來熱門研究的材料之一[7]，也引了廣大學(xué)者的注意。多孔鈦材料屬于近些年來剛剛興起的多孔金屬材料，國內(nèi)外者對其研究主要集中在制備方法上[8-12]，以及部分靜態(tài)力學(xué)行為[13-15]，并且主要集在生物醫(yī)藥領(lǐng)域[16,17]。相對而言，關(guān)于多孔鈦動態(tài)力學(xué)性能的研究則較少。作為一綜合性能優(yōu)異且以能量吸收為主要優(yōu)勢的多孔金屬材料，其在動態(tài)載荷作用下，尤是強動載荷作用下的力學(xué)響應(yīng)的機理尚不清楚，需要進行更加深入的研究。1.2 多孔金屬材料概述多孔金屬材料，是以金屬為基體，內(nèi)部存在孔洞結(jié)構(gòu)的金屬材料。從多孔金屬料中多孔的英文“cellular”即可看出，該類型的材料是由胞元(Cell)構(gòu)成的，胞元可是桿結(jié)構(gòu)以及面結(jié)構(gòu)的任意組合，大致來講，多孔金屬材料從結(jié)構(gòu)上可以分為兩大型：具有開孔結(jié)構(gòu)的多孔金屬材料以及具有閉孔結(jié)構(gòu)的多孔金屬材料，分別如圖 和圖 1.3 所示。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Numerical simulation of shock wave interaction with a deformable particle based on the pseudo arc-length method[J]. NING JianGuo,WANG Xing,MA TianBao,WANG Cheng.  Science China（Technological Sciences）. 2015(05)
[2]網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)高孔率泡沫鈦的特性[J]. 劉培生,侯紅亮,頃淮斌,王耀奇,張艷苓.  中國有色金屬學(xué)報. 2015(04)
[3]泡沫鈦的制備和性能研究進展[J]. 張銘君,劉培生.  金屬功能材料. 2014(04)
[4]TA2鈦合金動態(tài)壓縮試樣中的絕熱剪切破壞研究[J]. 董新龍,付應(yīng)乾.  兵工學(xué)報. 2014(07)
[5]基于Gurson-JC模型的鋁合金6061T6和低碳鋼Q235力學(xué)性能表征[J]. 陸善彬,周璐瑤,郭賽.  合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2014(06)
[6]泡沫鋁材料應(yīng)用研究現(xiàn)狀[J]. 王應(yīng)武,夏宇,王志平,葉金龍,左孝青,周穎,王志勇.  材料導(dǎo)報. 2013(15)
[7]基于橢圓形微裂紋演化與匯合的準脆性材料本構(gòu)模型[J]. 寧建國,任會蘭,方敏杰.  科學(xué)通報. 2012(21)
[8]變形模式對多孔金屬材料SHPB實驗結(jié)果的影響[J]. 王鵬飛,徐松林,鄭航,胡時勝.  力學(xué)學(xué)報. 2012(05)
[9]純鈦高應(yīng)變率拉伸力學(xué)行為的實驗研究[J]. 張銀喜,張軍,黃文,汪洋,夏源明.  材料工程. 2011(12)
[10]泡沫鋁合金動態(tài)彈塑性本構(gòu)關(guān)系的研究(英文)[J]. 王志華,敬霖,趙隆茂.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2011(03)

博士論文
[1]孔隙結(jié)構(gòu)與變形條件對藕狀多孔金屬變形行為和吸能特性的影響[D]. 劉新華.北京科技大學(xué) 2015
[2]多孔金屬材料應(yīng)力/力增強現(xiàn)象的研究[D]. 康錦霞.太原理工大學(xué) 2012
[3]細觀結(jié)構(gòu)對多孔金屬材料力學(xué)性能的影響及多目標優(yōu)化設(shè)計[D]. 寇東鵬.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2008
[4]泡沫鋁合金動態(tài)力學(xué)性能及其吸能機理的研究[D]. 王志華.太原理工大學(xué) 2005

碩士論文
[1]開孔泡沫鋁孔結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能研究[D]. 張立勇.合肥工業(yè)大學(xué) 2004
[2]金屬多孔材料動態(tài)特性的實驗研究[D]. 盧靜涵.太原理工大學(xué) 2004



本文編號：3037392