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抗爆缓冲材料动态力学特性及微观破裂分析
  • ISSN号:1000-6915
  • 期刊名称:岩石力学与工程学报
  • 时间:2012.5.15
  • 页码:2821-2828
  • 分类:TD353[矿业工程—矿井建设]
  • 作者机构:[1]中国科学院力学研究所,北京100190, [2]辽宁工程技术大学力学与工程学院,辽宁阜新123000, [3]中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,江苏徐州221008
  • 相关基金:国家重点基础研究发展计划(973)项目(2010CB226803);国家自然科学基金面上项N(51174107);中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室开放基金项目(SKLGDUEKl010)
  • 相关项目:多孔介质材料高速吸能特性与防冲支护技术研究
中文摘要:

采用准静态、落锤冲击和分离式霍普金森压杆(SHPB)试验研究方法,借助电镜扫描(SEM)手段,对泡沫Al、Al-Si12基、Al-Si6基、泡沫Mg及Al–纤维和Al–稀土闭孔泡沫材料进行吸能特性试验研究,并讨论其微观破坏特征。准静态试验结果表明,基体材料不同,应力–应变曲线和吸能性能关系差异较大,抗压强度值最大为5 MPa左右。落锤冲击应力–应变和吸能特性试验结果说明,冲击载荷作用下材料抗压强度提高较大,最高可达15 MPa,吸能值最大达29 J。SHPB试验结果得出缓冲吸能性能良好的泡沫材料参数以密度为0.35~0.70 g/cm3,孔隙度为65%~87%,孔径为1.0~4.0 mm为宜。静态与冲击试验微观破坏结果均说明泡沫Al材料具有明显的撕裂痕迹,表现出韧性断裂特征。与准静态试验结果相比,冲击速度增大后,材料强度和吸能性能得到更好发挥,泡沫Al材料吸能值最大,变形空间较大,更适合用于防冲吸能支护材料。相似模拟试验结果表明,锚杆支护、U型钢支护巷道都存在不同程度的冲击变形或破坏,防冲支护巷道发生冲击后整体性较好。

英文摘要:

The energy absorption property of closed-cell foam metals with matrix A1, matrix A1-Sil2, matrix A1-Si6, matrix Mg, matrix Al-fiber and matrix RE-A1 alloys are investigated by the compression, impact and split Hopkinson pressure bar(SHPB) test. And the micro-mechanics failure mechanism of closed-cell foam metals is discussed. Quasi-static experiment results show that the mechanical properties of different foam metals are different, and the maximum of compressive strength is about 5 MPa. Impact test results indicate that the maximum of compressive strength and absorbing energy value are about 15 MPa and 29 J, respectively. The closed-cell foam metals exhibit good energy-absorption ability on the optima! conditions that density is 0.35 - 0.70 g/cm3, porosity is 65% - 87% and pore diameter is 1.0 - 4.0 mm. The micro-morphology of closed-cell foam metal with matrix A1 is obvious tear trace, indicating that it has toughness characteristics. Compared with quasi-static experiment results, closed-cell foam metals with matrix A1 is good for energy absorption materials because of its high absorbing energy value and deformation. Similar experimental results show that bolt and U steel support roadway have impact deformation or damage, and the blunt support roadway is better in integrity.

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期刊信息
  • 《岩石力学与工程学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国岩石力学与工程学会
  • 主编:冯夏庭
  • 地址:武汉市武昌小洪山中国科学院武汉岩土力学研究所
  • 邮编:430071
  • 邮箱:rock@whrsm.ac.cn
  • 电话:027-87199250
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-6915
  • 国内统一刊号:ISSN:42-1397/O3
  • 邮发代号:38-315
  • 获奖情况:
  • 全国中文核心期刊,中国科协优秀期刊
  • 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,美国工程索引,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:75823