开孔泡沫铝压坑力学行为的研究

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1、开孔泡沫铝压坑力学行为的研究摘要本文研究了不同性质泡沫铝在几种形状压头作用下的准静态压坑变形力学行为以及泡沫铝的结构参数对其压坑力学性能的影响，探讨了泡沫铝的准静态压坑变形的微观机制。首先，以工业纯铝和铝硅合金为原材料，采用加压渗流法制各了具备不同性质的开孔泡沫铝，分别采用头部为平面、球面和圆锥面的三种圆柱体压头，对泡沫铝进行了准静态压坑试验，研究了不同性质的泡沫铝在不同形状压头作用下的压坑载荷一位移响应的特征。试验的结果表明：泡沫铝在几种形状压头作用下的压坑载荷一位移响应均与单轴压缩的响应相比均有较大差别，其显著特征是随着

2、变形量的增大应力上升的速度较快。而且，泡沫铝的压坑载荷一位移曲线的形状还与所用压头的形状密切相关。其次，通过制备不同孔径和相对密度的开孔泡沫铝，采用相同压头对不同参数的泡沫铝试样进行准静态压坑试验，研究了孔径和相对密度对泡沫铝压坑力学性能的影响。试验的结果表明：孔径对于不同性质泡沫铝力学性能的影响有很大的差别：对于脆性的泡沫铝合金，孔径对于变形载荷的影响比较明显；而对于塑性的泡沫纯铝，孔径大小的变化对泡沫铝的变形载荷几乎没有影响。相对密度对泡沫铝压坑变形性能的影响与其对单向压缩性能的影响有着相似的规律，可以用Gibson的模

3、型来描述。最后探讨了泡沫铝的压坑变形机制及其能量吸收吸能，结果表明：随着泡沫铝基体性质的不同，其压坑变形宏观形态和微观机制也存在较大的差异：对于脆性的泡沫铝硅合金，压头周围的泡沫铝受压头影响的变形区域很小；对于塑性的泡沫纯铝，压头周围的泡沫铝受压头影响的变形区域比泡沫铝硅合金大得多。在压坑变形的弹性变形阶段，其能量吸收效率随载荷的增加的速度非常缓慢，而在塑性变形阶段，其能量吸收效率随着载荷迅速提高。在相同的压坑位移时，脆性的泡沫铝合金的压坑理想吸能效率比塑性的泡沫纯铝要大。关键词：开孔泡沫铝：铝合金；压坑变形；力学性能；吸能

4、性StudyonIndentationDeformationMechanicalBehaviorofOpen-cellAluminumFoamsAbstractInthispaper．theindentationdeformationmechanicalbehavioraswellastheinfluenceoftheparametersontheindentationmechanicalpropertyofopen·cellaluminumfoamswithdifferentmatrixeswasinvestigated．

5、Andtheindentationdeformationmechanismofthefoamswasdiscussed．Firstly，theopen—cellaluminumfoamswithdifferentmatrixeswerepreparedbypressureinfiltratingprocess，Thequasi—staticindentationexperimentsofthepurealuminumfoamsandtheA1-Sialloyfoamswerecarriedonusingthreetypeso

6、findenterwithdifferentendgeometries，i．e．fiat-endedpunch(FEP)，spherical—endedpunch(SEP)andconical—endedpunch(CEP)，respectively．Studymainlyfocusedonthecharacteristicoftheindentationload—displacementresponse．Theresultsshowthattheindentationload．displacementcurvesofthe

7、foamscloselydependsonthesharpoftheindenters．Secondly．thequasi．staticindentationexperimentsofthefoamswithdifferentmatrixeswerecarriedonusingtheflat-endedpunch(FEP)．Studymainlyfocusedontheinfluenceoftheparametersontheindentationmechanicalproperty．Theresultsshowgreatd

8、ifferenceintheinfluenceoftheeellsizeontheindentationmechanicalproperty，forthefoamswithdifferentmatrixes．Andtheinfluenceoftherelativedensityonthei