内部缺陷闭孔泡沫铝压缩性能影响有限元

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1、第44卷第1期河北工业大学学报2015年2月Vol.44No.1JOURNALOFHEBEIUNIVERSITYOFTECHNOLOGYFebruary2015文章编号：1007-2373(2015)01-0055-06DOI:10.14081/j.cnki.hgdxb.2015.01.011内部缺陷对闭孔泡沫铝压缩性能影响的有限元分析陈旭，黄建，夏兴川，陈晓伟，张赞，赵维民，廖波（河北工业大学材料科学与工程学院，天津300130）摘要泡沫铝是由铝或铝合金骨架及大量气泡构成的新型金属材料，其压缩性能在很大程度上受其内部缺陷及结构参数的影响．本文通过构建闭孔泡沫铝三维模型并应用Deform

2、-3D软件对其准静态压缩变形过程进行数值模拟计算，讨论了结构参数及内部缺陷对其压缩性能的影响．实验结果显示：在准静态压缩过程中，随着孔隙率的增大闭孔泡沫铝的屈服平台应力逐渐减小；而在孔隙率相同的条件下，其平台应力随孔径的增大而减小；裂纹、大孔洞等缺陷会在一定程度上降低泡沫铝的力学性能，且应力一般集中在缺陷处．闭孔泡沫铝压缩过程中的变形主要以平行于加载方向的孔壁压缩变形为主，在胞壁的交界处应力相对集中，随着载荷的增加，这些交界处会发生塑性屈服或者断裂失效．关键词泡沫铝；三维模型；数值模拟；结构参数；内部缺陷；等效应力中图分类号TB383文献标志码AFiniteelementanalysis

3、fortheinfluenceoftheclosed-cellaluminumfoamscompressionperformancewithinternaldefectsCHENXu，HUANGJian，XIAXing-chuan，CHENXiao-wei，ZHANGZan，ZHAOWei-min，LIAOBo(SchoolofMaterialsScienceandEngineering,HebeiUniversityofTechnology,Tianjin300130,China)AbstractAluminumfoamisanewmetalmaterialmadeofaluminum

4、oraluminumalloyframewithalargeamountsofbubbles.Itscompressionperformanceislargelyinfluencedbyinternaldefectsandstructuralparameters.The3Dmodelsofclosed-cellaluminumfoamwasbuiltandsimulatedbyusingthesoftwareofDeform-3Ddiscussingtheeffectsoftheinternaldefectsandstructuralparametersonthecompressionp

5、erformance.Theresultsshowthatinthequasi-staticcom-pressionprocess,theyieldstrengthofclosed-cellaluminumfoamdecreaseswiththeincreaseofporosity;andwiththesameporosity,theplatformstressofclosed-cellaluminumfoamsdecreaseswithporesizeincreasing;cracks,holesandotherdefects,tosomeextent,reducethemechani

6、calpropertiesofaluminumfoam,especiallythestressgenerallyfocusedonthedefect.Themaindeformationofclosed-cellaluminumfoamduringcompressionloadingdirectionisparalleltothewallsoftheholecompression-based,atthejunctionofthestressinthecellwallisrelativelyconcentratedwiththeloadincreasing,whichoccursatthe

7、junctionofplasticyieldingorfracturefailure.Keywordsaluminumfoam;3-DModel;simulation;structuralparameter;internaldefects;equivalentstresss0引言泡沫铝是由铝或铝合金骨架及大量气泡构成的新型金属材料．根据其气泡组成的不同，泡沫铝可分为闭孔和开孔两种形式．由于泡沫铝具有特殊的空间结构，所以它具有重量轻、