泡沫铝材料的制备及其消声性能研究

研究了泡沫铝材料的制备工艺 ,对两种结构的泡沫铝消声器消声性能的测试结果表明 ,泡沫铝在消除空气动力噪声方面有优越的性能     

泡沫铝填充钢铝复合管的静态压缩和吸能特性研究

提出一种以泡沫铝为填充材料、钢铝复合管为外侧覆层的泡沫铝填充钢铝复合管,并采用多孔泡沫材料Crushable-foam本构模型,在ABAQUS平台上模拟分析了钢铝复合管覆层结构对其压缩变形行为和能量吸收性能的影响规律。结果表明,泡沫铝填充钢铝复合管兼具有泡沫铝填充铝管的效用性、缓冲性、结构轻量化优势,以及泡沫铝填充钢管最大压缩位移小和能承受更高的冲击能量等方面的优势,且通过改变钢铝复合管的层厚比可实现压缩与吸能性能的柔性定制和性能强化,数值模拟结果与实验结果吻合良好,为汽车保险杠等缓冲结构设计提供了新的途径。     

强度、吸能与韧性兼容的新型球形孔泡沫纯铝

在球形孔泡沫纯铝压缩、拉伸应力应变曲线基础上,研究了致密化起始点、吸能能力、压缩强度和拉伸性能.结果表明:球形孔泡沫纯铝与球形孔泡沫铝合金的压缩应力应变曲线相似,分为3个部分:线弹性阶段、平台阶段和密实阶段;提出了根据压缩曲线的斜率图,确定球形孔泡沫纯铝的致密化起始点的新方法;球形孔泡沫纯铝相对于球形孔泡沫铝合金是一种吸能能力更强的、韧性性能良好的新材料.采用Gibson-Ashby的模型来分析球形孔泡沫纯铝的压缩屈服强度和抗拉强度,吻合效果良好.     

撞击作用下泡沫铝填充结构吸能特征

泡沫铝是由金属铝制成,由于铝具有较低的强度,导致泡沫铝本身的承载能力和吸能特性受到局限.典型的抗振吸能结构是泡沫铝填充结构或夹芯结构.采用实验和数值模拟方法分析了泡沫铝填充结构在冲击作用下的变形特征与吸能特性.研究表明,填充结构中钢制圆柱壳在整个冲击吸能过程中占主要地位,它与泡沫的相互作用使得变形过程中的能量吸收和初始失稳载荷随冲击速度的提高而增加;当钢制圆柱壳的壁厚增加时,峰值塌陷载荷和总的吸能也提高.在100 kg范围内,冲击质量对初始峰值塌陷载荷的影响不大.由于钢壳是主要的承载和吸能部件,要想提高泡沫铝填充结构的吸能特性,需要合理地设计泡沫密度与钢壳厚度,充分利用它们之间的相互作用关系.     

泡沫铝-环氧树脂复合夹芯梁动态三点弯曲试验研究

通过三点弯曲冲击试验测试了泡沫铝-环氧树脂复合夹芯梁的动态力学性能,研究了这种复合夹芯梁的破坏形态、荷载-时间曲线和能量-时间曲线。分析了不同冲击速度和芯层厚度对冲击荷载和吸能量的影响,与传统蒙皮夹芯梁和纯泡沫铝梁进行了比较。结果表明,在试验设定的参数范围内,这种复合夹芯梁表现了较好的整体性。冲击速度和芯层厚度对其动态力学性能有明显的影响,随着冲击速度的增加,夹芯梁的冲击承载力逐渐增加,但冲击速度较大时复合夹芯梁会表现出一定脆性破坏,导致吸能能力降低。随着夹芯梁芯层厚度的增加,冲击承载力与吸能能力逐渐增加。与传统夹芯板和纯泡沫铝梁相比,其冲击承载力和吸能能力明显提高,说明这种泡沫铝-环氧树脂复合夹芯梁具有良好的动态力学性能。     

几种不同性质基体泡沫铝的压缩性能研究

分别以高塑性低强度工业纯铝、高强度低塑性的铝-镁合金及高脆性的铝-锌合金为原材料制备出相同胞结构的开孔泡沫铝,并对其进行压缩实验研究。实验结果表明,基体性能对泡沫铝合金的压缩行为和吸能性有显著影响,虽然不同基体性质的泡沫铝合金压缩过程均出现3个明显的变形区域,但变形行为不同。以高塑性工业纯铝为基体的铝泡沫表现出典型的塑性泡沫特征和较低的坍塌屈服强度,而高强度脆性基体的铝-锌泡沫呈现典型的脆性泡沫特征和较高的弹性模量及屈服强度,在相同应变量情况下,其吸能量和吸能效率均明显高于另外2种泡沫铝。     

轴向压缩下泡沫铝填充薄壁圆管吸能特性研究

利用有限元软件ABAQUS对7种不同几何尺寸的泡沫铝填充管进行准静态轴向压缩的数值仿真分析,系统地研究了管的高度、壁厚、直径以及泡沫铝的填充对圆管吸能性能的影响;与实验对比,分析了7种泡沫铝填充试件的平均载荷、初始峰值载荷、比吸能(ESA)和压缩力效率(ECF)等吸能评价指标。研究结果表明,泡沫铝填充管在准静态轴向压缩时,管的壁厚与直径对管的吸能性能有显著影响;管的高度对其吸能性能影响较小,但高度的增加可以增加管的总吸能;泡沫铝的填充提高了管的承载力、总吸能、比吸能和压缩力效率。本研究成果可为设计理想的缓冲吸能装置提供一定的技术依据。     

泡沫铝芯体夹层板的抗侵彻性能试验研究

本文研究了不同冲击速度下泡沫铝芯体夹层板的动态压缩应力-应变响应特性和抗侵彻性能。试验结果表明:泡沫铝夹层板的动态应力应变曲线也具有泡沫材料的应力应变曲线的"三阶段"特征(elastic region,collapse region and densification region)。泡沫铝芯体夹层板与泡沫铝相比,具有更高的屈服极限和更好的缓冲吸能特性。     

泡沫铝填充管汽车保险杠的研究

为满足汽车向轻量化、低能耗、安全舒适方向发展的要求，采用新材料制造汽车零件。以泡沫铝应于汽车保险杠为研究背景．研究了泡沫铝填充管的吸能特性，建立了相应的数学模型。并将泡沫铝汽车保险杠与传统的空心金属管保险杠进行了比较。结果表明泡沫铝填充管汽车保险杠更能满足汽车向质量轻、体积小、环保等方向发展的要求。将具有很大的发展前景。     

泡沫铝基高分子复合材料制备及其性能

为了提高泡沫铝基高分子复合材料的机械性能，通过向泡沫铝孔洞中浸渗入高分子材料的方法制备了四种泡沫铝基复合材料，并对其压缩、抗冲击和阻尼等性能进行了实验研究。实验结果与所预测的结果相一致，即制备的泡沫铝基高分子复合材料的如上三性能均较其复合相得以提高．研究结果既寻求到一种制备功能结构一体化材料的新途径，又有助于促进泡沫铝应用范围的扩展。     

纤维沥青混凝土动力性能试验研究

采用变截面分离式Hopkinson压杆(Split Hopkinson Pressure Bar,SHPB),对普通沥青混凝土、玻璃纤维沥青混凝土、木质素纤维沥青混凝土和3个掺量的聚酯纤维沥青混凝土进行了3种应变率的冲击压缩试验研究.试验结果与分析表明,沥青混凝土具有应变率增强效应,其动力抗压强度及韧性指标随着应变率的增大而增大;但是,纤维沥青混凝土动力抗压强度及韧性指标增长率随应变率提高有递减趋势;纤维含量对沥青混凝土在动力条件下的动力行为有显著影响,聚酯纤维掺量为0.25%的沥青混凝土动力抗压强度及韧性指标最优;3种纤维都可以增加材料的动力抗压强度及韧性指标,聚酯纤维增强沥青混凝土抗压强度最佳,木质素纤维次之,玻璃纤维最差;聚酯纤维提高沥青混凝土韧性指标最佳,玻璃纤维次之,木质素纤维最差.     

新型TB9钛合金屈服强度的应变率效应

TB9钛合金具有良好的力学性能,被广泛应用于航空航天领域,其材料强度随服役过程中应力作用的加载速率变化而发生改变。本文采用三次真空自耗熔炼工艺制备TB9钛合金材料,并对其开展了室温拉伸和压缩试验,研究了该材料在应变率0.0005-0.1 s-1范围内的力学性能及其变形行为,讨论了应变率对该材料压缩和拉伸屈服强度的影响。结果表明：应变率由0.0005 s-1升高至0.1 s-1时,TB9钛合金材料的平均压缩屈服强度由955.96 MPa升高至1 090.94 MPa,平均拉伸屈服强度由971.01 MPa升高至1 096.31 MPa,压缩屈服强度应变率敏感系数为0.02273,拉伸屈服强度应变率敏感系数为0.02110;随着应变率的增大,TB9钛合金拉伸试件断面韧窝尺寸及深度均会变小,这是由于应变率大时,瞬间局部能量增加,裂纹萌生和扩展速度加快所致。此外,本文采用线性函数拟合了TB9钛合金材料室温下屈服强度增强因子与自然对数应变率之间的关系,可用于预测TB9钛合金在工程应用中的力学行为。     

混凝土力学性能的应变率效应

针对混凝土材料本构关系具有明显的应变率效应,对混凝土材料在不同应变率下的力学性能进行了分析研究。总结了应变率对混凝土抗压强度、抗拉强度、弹性模量以及临界应变的影响,通过比较各拟和公式预测的动态增大系数以及文献中的试验数据,分析了各公式的适用条件和范围。结果表明：对于混凝土抗压强度,在不同的应变率范围内应采用不同的经验公式;对于混凝土抗拉强度,修正的CEB（欧洲国际混凝土委员会规范）公式与试验数据符合更好;应变率对弹性模量的影响较小,可采用CEB公式计算动态弹性模量;应变率对与极限抗压强度、极限抗拉强度相对应的临界应变值的影响需做进一步的研究。     

生物质型煤成型实验研究

采用冷压成型工艺在一定的压力下生产出生物质型煤,并对型煤的成型性能进行了研究。结果表明,在生物质型煤中,生物质起到了粘结剂的作用。在相同的成型条件下,生物质复合型煤的抗压强度比一般型煤的抗压强度要高,并且把生物质添加量控制在一定范围内时生物质复合型煤的强度随着生物质添加量和成型压力的增大而增大。     

Strength and chloride resistance of blended Portland cement mortar containing palm oil fuel ash and fly ash

This paper presented a study on the strength and chloride resistance of mortars made with ternary blends of ordinary Portland cement (OPC), ground palm oil fuel ash (POA), and classified fly ash (FA). The mortar mixtures were made with Portland cement type I containing 0-40wt% FA and POA. FA and POA with 1wt%-3wt% retained on a sieve No.325 were used. The compressive strength and rapid chloride penetration depth of mortars were determined. The results reveal that the use of ternary blended cements produces good strength mortars. The use of the blend of FA and POA also produces high strength mortars and excellent resistance to chloride penetration owing to the synergic effect of FA and POA. A mathematical analysis and two-parameter polynomial model were presented to predict the compressive strength. The mathematical model correlated well with the experimental results. The computer 3-D graphics of strength of the ternary blended mortars were also constructed and could be used to aid the understanding and the proportioning of the blended system.     

聚丙烯单丝增强石膏基复合材料力学性能的研究

采用较粗的聚丙烯(PP)单丝作为石膏材料的增强材料,通过抗折和抗压实验研究了单丝长度、掺量对PP单丝/石膏复合材料抗折和抗压强度的影响.抗折实验结果表明:PP单丝的掺入有利于提高复合材料的抗折强度,当掺量小于1%时,复合材料抗折强度随掺量增加而变大,当掺量为2%时复合材料抗折强度呈下降趋势;掺量相同的情况下,单丝长度越长增强效果越好,15 mm的PP单丝掺量为1%的试样抗折强度最高较空白样提高了26%;折断后试样断口中PP单丝呈拔出状,表明PP单丝与石膏材料的结合较弱.抗压实验结果表明:PP单丝的掺入降低了复合材料的抗压强度,抗压强度随掺入量增加而减小,15 mm的PP单丝掺量为2%的试样抗压强度最小较空白样减少了9.6%.     

碱激发秸秆灰渣改良膨胀土试验研究

通过室内试验,探讨利用碱激发秸秆灰渣改良膨胀土的可行性及改良效果。试验研究了秸秆灰渣、碱激发秸秆灰渣改良膨胀土的基本工程性质指标、击实特性、胀缩特性及无侧限抗压强度的影响特征。试验研究结果表明,随着秸秆灰渣的增加或者碱溶液浓度的增加,膨胀土的塑性指数、自由膨胀率、膨胀量与膨胀力逐渐减小,这说明掺秸秆灰渣可有效降低膨胀土的胀缩性。击实样经养护后的膨胀试验结果表明,随着养护龄期的增加,膨胀土的膨胀力明显减小。无侧限抗压强度试验结果表明:没有经过养护的土样,碱激发秸秆灰渣对无侧限抗压强度的影响不够明显;经过7 d养护后,随着掺秸秆灰渣的增加,土样的无侧限抗压强度具有一定程度的提高,并且无侧限抗压强度存在一个峰值点。     

截面形式对R UHPC梁抗弯承载力的影响

为明确截面形式对UHPC抗拉强度在钢筋超高性能混凝土(R-UHPC)梁抗弯承载力贡献的影响,考虑实测得到的7种不同钢纤维掺量UHPC的抗拉和抗压性能,对矩形、箱形和T形R-UHPC梁进行抗弯承载力计算,构建并分析抗拉强度贡献率、抗压强度利用率等指标.结果表明:UHPC根据其硬化段长短和其极限应变与钢筋屈服应变的关系,可划分为U0、 U1和U2类材料. UHPC抗拉强度的贡献率与截面形式有关:矩形梁箱形梁T形梁,对U1和U2类UHPC的矩形梁或箱形梁,宜考虑其抗拉强度对梁抗弯承载力的贡献.材料设计时,若考虑UHPC抗拉强度的作用,宜采用U2类材料.截面设计时, UHPC抗拉强度的贡献,矩形梁应考虑,箱形梁可考虑, T形梁可不考虑,宜采用箱形、 I形或工形梁截面以提高抗拉强度贡献. UHPC抗压强度利用率,随纤维掺量的增大而下降,利用率在45.5%～60.2%范围.工程应用时,可应用UHPC-NC叠合梁或预应力UHPC梁以提高抗压强度利用率.     

不同应变速率下Mg?B4C纳米复合材料的力学性能表征

Magnesium has wide application in industry. The main purpose of this investigation was to improve the properties of magnesium by reinforcing it using B₄C nanoparticles. The reinforced nanocomposites were fabricated using a powder compaction technique for 0, 1.5vol%, 3vol%, 5vol%, and 10vol% of B₄C. Powder compaction was conducted using a split Hopkinson bar (SHB), drop hammer (DH), and Instron to reach different compaction loading rates. The compressive stress–strain curves of the samples were captured from quasi-static and dynamic tests carried out using an Instron and split Hopkinson pressure bar, respectively. Results revealed that, to achieve the highest improvement in ultimate strength, the contents of B₄C were 1.5vol%, 3vol%, and 3vol% for Instron, DH, and SHB, respectively. These results also indicated that the effect of compaction type on the quasi-static strength of the samples was not as significant, although its effect on the dynamic strength of the samples was remarkable. The improvement in ultimate strength obtained from the quasi-static stress–strain curves of the samples (compared to pure Mg) varied from 9.9% for DH to 24% for SHB. The dynamic strength of the samples was improved (with respect to pure Mg) by 73%, 116%, and 141% for the specimens compacted by Instron, DH, and SHB, respectively. The improvement in strength was believed to be due to strengthening mechanisms, friction, adiabatic heating, and shock waves.     

约束条件下CFRP筋单轴抗压性能试验

对约束条件下3种直径的碳纤维增强复合材料(CFRP)筋进行单轴抗压性能试验,分析筋材长细比、直径对抗压强度、极限应变及抗压弹性模量的影响.结果表明:CFRP筋为典型的脆性材料,其破坏形态主要有剪切破坏、劈裂破坏、压碎破坏、屈曲破坏;直径相同的CFRP筋的抗压强度、极限应变及抗压弹性模量均随长细比的增大而降低;当长细比一定时,CFRP筋的极限应变随直径的增大而降低,但直径的变化对抗压强度和抗压弹性模量的影响甚微.