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    閉孔泡沫鋁夾芯板交通運(yùn)輸抗沖擊性能研究(21)

    日期:24-03-21     時(shí)間:11:07 來源: 益榮金屬

    閉孔泡沫鋁夾芯板交通運(yùn)輸抗沖擊性能研究(21)


    閉孔泡沫鋁夾芯板抗沖擊實(shí)驗(yàn)研究

    閉孔泡沫鋁靜態(tài)壓縮實(shí)驗(yàn)研究

    泡沫鋁靜態(tài)壓縮實(shí)驗(yàn)所采用的泡沫鋁是中國船舶集團(tuán)公司七二五研究所生產(chǎn)的。其孔洞結(jié)構(gòu)為閉孔,壓縮試樣尺寸為φ35mm×10.84mm的圓板。試樣從500mm×500mm×10.84mm的板材上切割下來,板材的密度為0.405g/cm3,相對(duì)密度為0.15,空隙率為85%,孔徑為1mm~4mm。閉孔泡沫鋁采用發(fā)泡法制備。為了得到真實(shí)的相對(duì)密度,試驗(yàn)前對(duì)每一個(gè)試樣均勻稱量。單軸準(zhǔn)靜態(tài)壓縮實(shí)驗(yàn)(103/s)是在力學(xué)實(shí)驗(yàn)中心INSTRON4505電子萬能試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行的。為了減少試樣兩端與壓頭之間的摩擦,在壓頭的中心部位與試樣的接觸處涂抹凡士林以減少摩擦。實(shí)驗(yàn)中壓頭的移動(dòng)速度為2mm/min,高度為10mm的試樣中應(yīng)變率為103/s,計(jì)算機(jī)上先設(shè)定好時(shí)間步長以及壓力、應(yīng)變率。用數(shù)碼相機(jī)定時(shí)拍攝泡沫鋁試件的變形過程,仔細(xì)觀察每個(gè)時(shí)間段的壓縮變形。并通過計(jì)算機(jī)記錄的壓縮載荷與壓頭位移便可以得到試樣的名義應(yīng)力-應(yīng)變曲線。

    閉孔泡沫材料在準(zhǔn)靜態(tài)載荷作用下,具有彈性階段、屈服階段(理想類塑性/軟化階段)和迅速密實(shí)三個(gè)階段。

    在第一階段,閉孔泡沫鋁因受到外界壓力而發(fā)生彈性變形,變形的主要部分為其骨架部分;

    在第二階段,當(dāng)外界壓力超過其屈服強(qiáng)度時(shí),極易發(fā)生骨架破碎,在此階段應(yīng)力增加不大而應(yīng)變卻因骨架的破碎而迅速增加;

    在第三階段,由于骨架的破碎而被擠壓到一起,此時(shí)泡沫金屬實(shí)際上成為實(shí)體金屬,應(yīng)力和應(yīng)變成線性變化。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)可以看出閉孔泡沫鋁試件的變形過程即原始態(tài)一彈性變形—崩碎—致密過程。

    試驗(yàn)結(jié)束后試件明顯被壓實(shí),孔洞基本被壓扁,經(jīng)測量試件厚度由原來10.84mm壓縮到3.54mm,直徑由原來的35mm變?yōu)?3.64mm。

    當(dāng)閉孔泡沫材料承載時(shí),施加于其上的作用力就會(huì)做功。在使泡沫體變形至應(yīng)變ε過程中的單位體積功,即是壓縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線下一直到應(yīng)變趨近于零時(shí)的面積,因此,閉孔泡沫鋁吸收的能量可簡單地通過其壓縮應(yīng)力一應(yīng)變曲線平臺(tái)區(qū)下的面積求得。經(jīng)過靜態(tài)壓縮實(shí)驗(yàn)可以知道,彈性區(qū)主要反映了閉孔泡沫鋁泡孔結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度特性。在此階段,壓應(yīng)力很小,閉孔泡沫鋁處于彈性形變范圍,試樣受壓產(chǎn)生彈性變形;屈服平臺(tái)區(qū)主要反映了泡沫鋁泡孔結(jié)構(gòu)被壓垮屈曲的過程。在此階段,壓力增加,個(gè)別泡孔壁首先被壓跨,其所在層面上的其余胞壁產(chǎn)生應(yīng)力集中,導(dǎo)致整層泡孔被壓跨。由于孔的尺寸均勻,所以每層孔洞被壓跨所需的應(yīng)力相差不大,從而得到了屈服平臺(tái)區(qū),而致密階段,在應(yīng)力作用下,這些缺陷附近的區(qū)域也可能發(fā)生純剪切;在其內(nèi)表面也可能呈現(xiàn)滑動(dòng)和漣波等。對(duì)相同結(jié)構(gòu)的泡沫鋁,只要試樣的密度相近,其壓縮曲線基本重合,說明準(zhǔn)靜態(tài)壓縮實(shí)驗(yàn)的離散性很小。

    上海益榮金屬材料有限公司
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