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泡沫铝率相关本构模型及其在三明治夹芯板冲击吸能特性的应用研究
  • ISSN号:0254-7805
  • 期刊名称:固体力学学报
  • 时间:2011
  • 页码:217-227
  • 分类:TU43[建筑科学—岩土工程;建筑科学—土工工程]
  • 作者机构:[1]西安交通大学航天航空学院,西安710049, [2]清华大学工程力学系,北京100084
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(11072127 10832002); 国家“973计划”(2011CB610305); 国家“111计划”(B06024)资助
  • 相关项目:金属有机配合物的力学特性及变形对其气体吸附的影响研究
中文摘要:

高孔隙率泡沫铝芯体三明治板具有轻质、高比刚度和减振吸能等优良的力学特性和物理特性,被广泛地应用于碰撞吸能部件上.近年来,高孔隙率泡沫铝在动态压缩下是否具有应变率敏感性成为广大学者的研究焦点.论文建立了横观各向同性率相关本构模型来描述高孔隙率泡沫铝的应变率效应,给出了有限元的计算步骤,基于ABAQUS/Explicit平台开发了子程序VUMAT,并在单个单元模型中验证了计算结果的稳定性和可靠性.将其作为三明治板芯体的材料属性,研究了不同率敏感系数对整个结构冲击吸能能力的影响.结果表明,随着率敏感系数的增加,芯体吸收的能量也随之增加,而底面面板的变形会越小,再一次验证了该子程序可以用来描述泡沫铝的应变率效应.采用该率相关模型及其子程序VUMAT,可以对泡沫铝夹芯三明治板的冲击力学特性进行很好的有限元模拟,对工程实际应用具有一定的指导意义.

英文摘要:

Aluminum foam sandwich structures with the excellent mechanical and physical properties as lightweight,high specific stiffness and strength,vibration damping and energy absorption,have been wildly applied in the energy absorption device under impact.In this paper,a transverse isotropic rate-dependent constitutive model for aluminum foams has been developed for the strain rate sensitive behavior of the foams.Numerical algorithm for computing the rate-dependent constitutive model in finite element method is presented and has been coded into the commercial software package ABAQUS/Explicit through the user subroutine interface VUMAT.The numerical stability and reliability of the code are verified using a single element model and compared to available experimental results.The implemented model is then used to study the energy absorption capacity of aluminum foam core sandwich panels subject to impact loading.The effect of strain rate of the foam core is explored.Obtained results show that,with the increase of rate sensitivity parameter the energy capacity of the foam core increases and the deformation of the bottom panel decreases.

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期刊信息
  • 《固体力学学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国力学学会
  • 主编:方岱宁
  • 地址:武汉华中科技大学南一楼西北508室
  • 邮编:430074
  • 邮箱:amss@mail.hust.edu.cn
  • 电话:027-87543737
  • 国际标准刊号:ISSN:0254-7805
  • 国内统一刊号:ISSN:42-1250/O3
  • 邮发代号:38-44
  • 获奖情况:
  • 获得第二届全国优秀科技期刊三等奖,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 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,日本日本科学技术振兴机构数据库,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:6186