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泡沫金属材料的动力压缩响应
  • ISSN号:1001-9669
  • 期刊名称:《机械强度》
  • 时间:0
  • 分类:O347[理学—固体力学;理学—力学] TB383[一般工业技术—材料科学与工程]
  • 作者机构:[1]太原理工大学化学化工学院,山西太原030024, [2]太原理工大学应用力学研究所,山西太原030024
  • 相关基金:国家自然科学基金(10572100,90716005)、山西省青年科技研究基金(姗21005)资助项目.
中文摘要:

提出的一维质量-弹簧-阻尼单元模型用于计算模拟泡沫金属材料在冲击载荷作用下的动力响应。模型考虑泡沫金属材料微观密度不均匀及胞室流体对动力压缩特性的影响,并分别由单元质量块的密度和阻尼器在压缩过程中产生的应力描述。单元非线性弹簧的应力-应变关系取决于单元泡沫金属材料的压缩特性,包括胞缘弹性屈曲、胞壁或胞室的塑性坍塌及材料压实过程,并服从加、卸载定律。动力平衡方程采用显式积分算法求解。对30mm×30mm×100mm铝泡沫材料块进行冲击模拟计算,结果表明铝泡沫材料的相对密度、密度分布的均匀性、胞室结构、胞室流体及脉冲压力强度、脉冲压力作用周期对泡沫金属在冲击载荷作用下压缩变形、冲击波扩展及能量吸收的影响。

英文摘要:

A one-dimensional nonlinear mass-spring-damper element model was developed for describing the dynamic compression responses of Aluminum foams under impact loading conditions. The influence of inhomogeneities of the density and pore fluid on the compression behavior were considered. The stress-strain relationships, defined as functions of the density of metallic foam, of elastic-plastic nonlinear springs include three regimes: linear-elasticity deformation due to bending of the cell walls, the plateau stress as result of plastic collapse of the cells, finally a ' densification' process corresponding to a dramatic increase in stress with strain owing to these initial ceils fully crushed together. Meanwhile, the constitutive equations for nonlinear springs follow the loading and unloading laws. The nonlinear dynamic equilibrium equations were solved by the explicit integration schemes with an appropriate time step increment. Some Aluminum foam blocks, as sample, with 30mm×30 mm in cross section and 100 mm in length were investigated numerically by the model presented. The stress waves propagated and reflected in the homogenized foam material and their influence on the dynamic response were observed. The results show that the influence of the relative density, density distribution, ceil structure, pore fluid, pressure pulse intensity and its duration on deformation, shock wave propagation and energy absorption of metallic foams subjected to impact loading.

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期刊信息
  • 《机械强度》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国机械工业联合会
  • 主办单位:中国机械工程学会 郑州机械研究所
  • 主编:王长路
  • 地址:郑州市嵩山南路81号
  • 邮编:450052
  • 邮箱:jxqd@chinajournal.net.cn
  • 电话:0371-67710821
  • 国际标准刊号:ISSN:1001-9669
  • 国内统一刊号:ISSN:41-1134/TH
  • 邮发代号:36-76
  • 获奖情况:
  • 2002年12月获河南省第五届优秀科技期刊二等奖,1999年6月获国家机械工业局机械行业优秀科技期刊...,1999年2月获河南省第三届优秀科技期刊二等奖
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,美国应用力学评论,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:11980