泡沫铝夹芯板三点弯曲实验研究及其数值模拟

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1、国内图书分类号：T4-l十易国际图书分类号：西南交通大学研究生学位论文密级：公开渔速堡去莶扳三点查曲塞验硒窒及墓数值模拟年级2Q!!级姓名强越申请学位级别亟±专业固佳力堂指导老师割主态副数握二零一三年八月二十一日ClassifiedIndex：T舒l仙U．D．C：SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisEXPERIMENTANDNUMER【CALSIMULATIONFORALUMINUMFOAMSANDWICHONTHREE—POⅣTBENDINGrade：Postgraduate201Can

2、didate：QiangBinAcademicDegreeAppliedfor：MasterDegreeSpeciality：SolidMechanicsSupervisor：LiuYujieAug．21，2013西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密口，在年解密

3、后适用本授权书：2．不保密剧，使用本授权书。(请在以上方框内打“√”)．r它、I’学位论文作者签名：亏贸文苁指导老师签名：训言发J日期：讼t≥．哆。5日期：为I；，只舌西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：(1)针对泡沫铝夹芯板开展了系统的实验研究：进行了泡沫铝芯材的单调压缩、单调拉伸实验；对5052铝合金面板进行了单调拉伸和三点弯曲实验；另外对夹芯板还设计了一系列的三点弯曲实验，改变夹芯板面板和芯层的厚度来综合研究各个因素对泡沫铝夹芯板变形行为的影响；(2)在实验分析的基础上，在ABAQUS有

4、限元软件中建立合适的有限元模型对泡沫铝夹芯板三点弯曲的变形行为进行了有限元模拟，即引入内聚力模型对泡沫铝夹芯板粘接界面的进行了合理的模拟。同时对泡沫铝拉压双模量特性、夹芯板芯层厚度及面板厚度对泡沫铝夹芯板三点弯曲过程中的承载能力和吸能能力的影响进行了研究；(3)基于Deshpande．Fleck模型编写了可以合理描述泡沫铝单调压缩性能的ABAQUS用户子程序VUMAT。为后续对于泡沫铝以及夹芯结构的相关研究奠定了基础。本人郑重声明：所呈交的学位论文，的成果。除文中已经注明引用的内容外，是在导师指导下独立进行研究工作所得本论文不包含任何其他个人

5、或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名：7岳；状日期：如，；．夕．么西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要泡沫铝是一种新型的结构功能材料，具有低密度，高比强、高阻尼、吸能、吸声等特性，被广泛应用于航空航天，机械，汽车，建筑装饰等领域。泡沫铝通常主要作为结构件的填充物，在减轻质量的前提下来提高结构件的承载能力和吸收能量能力。本文针对泡沫铝所填充的夹芯板进行了三点弯曲情况下的实验和数值模拟方面的研究。本文主要开展了以下

6、工作：1、针对泡沫铝及其夹芯板开展了系统的实验研究：进行了泡沫铝芯材的单调压缩、单调拉伸实验；对5052铝合金面板进行了单调拉伸和三点弯曲实验；还对夹芯板设计了一系列的三点弯曲实验，观察了其破坏模式和研究了夹芯板面板和芯层的厚度对夹芯板的承载能力的影响：2、在实验分析的基础上，使用ABAQUS软件建立合适的有限元模型对泡沫铝夹芯板三点弯曲的变形行为进行有限元模拟，引入了内聚力模型对泡沫铝夹芯板在三点弯曲过程中的粘接界面的脱粘进行了合理的模拟。模拟所得的结果与实验结果比较吻合。并在此基础上分析了面板和芯层厚度对夹芯板承载能力和吸收能量能力的影响

7、。结果表明增加芯层的厚度能够更大程度上提高泡沫铝夹芯板的承载能力和吸收能量的能力；3、由于泡沫铝具有拉压双模量特性，对芯层的受拉区和受压区采用不同的弹性模量以及分别采用反映拉压弹性模量差异的孔洞模型和未考虑该差异的可压缩泡沫模型来讨论拉压弹性模量差异对夹芯板三点弯曲行为的影响。研究表明，泡沫铝芯层的弹性模量对夹芯板的三点弯曲行为模拟有较大影响。若不考虑泡沫铝拉压弹性模量的差异，得到的夹芯板三点弯曲情况下的加载刚度和屈服荷载明显偏低。4、基于Deshpande和Fleck提出的泡沫金属本构模型，编写了该模型的ABAQUS用户子程序VUMAT，可

8、以准确模拟泡沫铝单调压缩的变形特性。为后续泡沫铝的相关本构模型研究奠定了基础。关键词：泡沫铝夹芯板；三点弯曲；拉压双模量；内聚力模型；数值模拟：ABAQUS用户子程