發(fā)布時間：2021-07-19 15:00

　　閉孔泡沫鋁是由泡孔作為支撐結(jié)構的輕質(zhì)、多孔材料,由于具有獨特的物理特性和良好的緩沖吸能特性已經(jīng)廣泛用于汽車、航空和高鐵等行業(yè)中。本文針對閉孔泡沫鋁的力學性能,利用聲發(fā)射儀、高速相機采集了不同速率下,泡沫鋁壓縮過程的聲發(fā)射信號和CCD圖像,并用變分模態(tài)分解（VMD）了聲發(fā)射信號。通過聲發(fā)射信號、CCD圖像研究了泡沫鋁的變形機制與力學性能。本文的主要研究內(nèi)容如下:1.使用VMD從微觀水平上分析泡沫鋁,將聲發(fā)射信號分解為四個模態(tài)聲發(fā)射信號研究泡沫鋁的力學、能量機制。根據(jù)VMD的模態(tài)聲發(fā)射信號的稀疏性,給出聲發(fā)射隨機過程及正交系數(shù)法。正交系數(shù)選取K值相比相關系數(shù)計算精確性更高,更能直觀反映模態(tài)聲發(fā)射之間的能量關系。2.通過準靜態(tài)壓縮實驗,探討了壓縮過程中閉孔泡沫鋁的力學性能和聲發(fā)射參數(shù)關系。結(jié)果表明:線彈性階段的聲發(fā)射的振鈴計數(shù)與幅度呈線性關系;能量計數(shù)與幅度呈指數(shù)關系;壓縮速率越高振鈴計數(shù)、能量計數(shù)與幅度分布更高。聲發(fā)射振鈴計數(shù)曲線與應力應變曲線有較高的相似性;密實應變與聲發(fā)射能量計數(shù)有較好的對應關系;聲發(fā)射能量-應變曲線與泡沫鋁的吸能效率的變化趨勢相同且與密實應變有較好的對應關系。3.使用... 

【文章來源】：西南石油大學四川省

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－２閉孔立方體模型單元??泡沫鋁材料微觀結(jié)構復雜及其不規(guī)則，很難正確解釋其力學性能

?西南石油大學碩士研究生學位論文???｜?延展?￣？延展—??＼ｆｊ（??圖１－３壓縮和拉伸時的閉孔泡沬鋁材料的孔膜延展??Ｅ＊?＾ｐ＼?ｐ〇（ｌ－２Ｖ＊）??ＴＴ＝Ｃ１［（ｐ?—?ｊ?＋Ｃ３（ｌ－０）?—Ｈ?－ｎｒ—??Ｅｓ?Ｖ?Ｐｓ｝?Ｐｓ?Ｅｓ（ｌ－Ｐ／Ｐｓ）?（Ｎ１）??閉孔材料中根據(jù)孔膜塑性功等價于孔膜彎曲和延展功，同時考慮氣體對材料??強度的貢獻，估算塑性坍塌引起孔膜折皺的平臺應力為：??＾？Ｃ４（＾ｆ２＋Ｃ５（ｌ－＾）ｔ?＋?Ｐ＾?（１－２）??Ｏｙｓ?Ｖ?Ｐｓ＾?Ｐｓ?ＣＴｙｓ??其中Ｃｎ是與泡孔相關的常數(shù)，Ｃｊ）是泡沫鋁基體材料的體積分數(shù)，Ｅｓ是泡沫??鋁材料的彈性模量，是泡沫鋁的泊松比。孔棱、膜的彎曲是泡沫鋁材料的主要??變形機制，且孔棱、膜的褶皺，凹凸，泡孔的不均勻拓撲結(jié)構也會誘發(fā)彎曲變形，??降低材料性能。在桿棱兩端的塑性鉸彎曲桿棱斷裂，孔膜旋轉(zhuǎn)可保持彎矩恒定或??略微增大。人工制造的泡沫鋁的泡孔的孔內(nèi)氣體由于是與大氣壓力近似所以孔內(nèi)??氣體對坍塌的貢獻是非常小，但是在閉孔材料中的次坍塌應力的提升有一定作用。??＿?傘＝０．６?＿??０?６?－?■?４＞＝０８?Ｊｒ??■?Ｅ７Ｅｔ＝（ｐ７ｐｔｒ２｜??００－??０．２?０４?０．６?０．８??相料密丨Ｑ：ｐＶｐ，??？?Ｍ閉孔泡沬議對楊氏模量｜與相對密度理想關細??３??

?基于ＶＭＤ算法的泡沫鋁壓縮時聲發(fā)射特征信號分析???；／??０．０?０．２?０．４?０．６?０．８??相對密度ｐ‘／ｐｓ??圖１－５閉孔泡沬鋁的相對屈服強度與相對密度理想關系圖??閉孔泡沫鋁中的相對模量和相對屈服強度與相對密度呈線性增長，固體分數(shù)??越大相對模量增長越大。當閉孔泡沫鋁材料變形時，孔內(nèi)氣體受到壓縮或膨脹，??對應力－應變曲線的影響。對于低密度孔內(nèi)氣體的壓縮對次坍塌應力－應變曲線的??斜率具有重要貢獻，當棱邊屈曲時，孔膜必須承受某些橫向拉伸應力的方式受到??折疊，孔膜拉伸時相對剛硬，將導致應力－應變曲線提高到僅需壓縮氣體的水平??上。對于閉孔泡沫鋁的次屈服平臺的緩慢上升，上升動力源于孔內(nèi)氣體壓縮還是??孔膜壓縮的貢獻。文獻［１］表明平臺應力上升主要源于氣體的壓縮，而孔膜應力貢??獻很少，但本文在研宄時發(fā)現(xiàn)隨平臺應力的提升模態(tài)聲發(fā)射是彈塑性變形的模態(tài)??聲發(fā)射逐漸變大。??Ｙｕ?Ｓ?Ｒ等對ＺＡ２２泡沫［ｍ６］、ＳｉＣ顆粒增強ＺＬ１０４泡沫［１７］、ＳｉＣ顆粒增強??ＺＡ２２［１８］、ＡＬ２０３纖維增強ＺＡ２２泡沫［１９］等結(jié)果表明閉孔泡沫錯材料相對屈服強??度和相對密度較好符合Ｇｉｂｓｏｎ＆Ａｓｈｂｙ模型中的本構關系。??Ｋ．Ｙ．Ｇ．Ｍｃｃｕｌｌｏｕｇｈ［２（）］，Ｙ．Ｓｕｇｉｍｕｒａ［２１］在各自的研究中率先開展閉孔泡沫鋁的??彈塑性變形行為并結(jié)合Ｇｉｂｓｏｎ＆Ａｈｓｂｙ模型，力學性能對材料密度孔結(jié)構等壓縮??過程中的變形機制初步研究。Ｍｕ［２２＿２３］等通過對不同基體閉孔泡沫鋁壓縮實驗，??深入研究了微觀尺度下的變形機制，明確了基體材料對泡沫鋁變形機制的影響。??Ｍｉｃｈａｉｌｉｄｉ

【參考文獻】：
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本文編號：3290908