多孔材料的弯曲性能研究

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1、泡沫铝部分填充铝管的弯曲性能研究张春基，风仪，徐雅晨，汤靖嬪,杨茜婷（合肥工业大学材料科学与工程学院，安徽合肥230009）摘要实验对泡沫铝合金部分填充方形铝管三点弯曲性能进行了研究。研究发现：泡沫铝部分填充管承受的弯曲载荷和吸收的能量与空铝管相比有显著的提高，变形模式从单褶皱模式变为多褶皱模式；泡沫铝部分填充管承载能力和能屋吸收能力随着泡沫铝孔隙率的减少而提爲，但是达到极限载荷的位移变短；与金填充管相比，泡沫铝部分填充管仍然可以承受较爲的载荷，同时有效降低了结构的总重虽:,只有当填充长度大于冇效填充长度时，泡沫铝捉高铝管承

2、载能力的作用才能充分发挥；部分填充管对空铝管的弯曲载荷和对提高量随铝管壁厚减小而増大。关键词泡沫铝；部分填充管；弯曲性能；孔隙率；填充氏度StudyofbendingpropertyofaluminumtubespartiallyfillingwithaluminufoamZhANGChunji,FENGYi,XUYachen,TANGJingjing,YANGXiting（SchoolofMaterialsScienceandEngineering,HefeiUnivesityofTechnology,Hefei23000

3、9,China）AbstractTliebendingpropertyofaluminumtubespartiallyfilledwithaluminum-foamwasstudiedinthethree-pointbendingexperiment.Theresultsindicatethatthebendingloadandabsorbedenergyofpartiallyfoam-filledtubesignificantlyincreaseandthedeformationmodechangesfromsingle-

4、foldmodeltomulti-foldmodelwhencomparedwithemptytube・Thebendingcarryingcapacityandenergyabsorptioncapacityofpartiallyfoam-filledtubeincreasewiththedecreaseofaluminumfoamporosity,butthedisplacementtothemaxloadisshorted・Comparedwithfullyfoam-filledtube,notonlydoestheb

5、endingloadofpartiallyfoam-filledtubeincrease,butalsothetotalweightofthestructuredrops・Onlywhenthefillinglengthislongerthantheefficientfillinglength,thebendingloadofthealuminumtubesfilledwithfoamincreasesrapidly.Therelativelyincreasingvalueofloadincreaseswiththedecr

6、easeofwallthicknessofaluminumtube・KeyWordsaluminumfoam;tubepartiallyfilledwithfoam;bendingproperty;porosity;fillinglength泡沫铝是一种在皋体屮分布有人量孔洞的新型结构功能材料，具有质暈轻、比表面积人、耐热、吸咅、隔声、耐蚀、抗冲击、高阻尼、可冋收等优点，还有很强的吸能能力和良好的电磁屏蔽性能，因此在汽车、建筑、交通运输、机械、冶金、电子、通讯及航空工业等领域具有广泛的应用前景2】。泡沫铝自身抗拉、压、弯、扭

7、等载荷的能力较差，易发生断裂或有碎屑产生，不适宜单独用作承载结构⑷，而薄壁管弯曲时，承载能力在很小的应变就显著下降。近年來，泡沫铝与薄壁空心结构相结合组成填充管的研究引起了学者广泛的兴趣，这种结构不仅克服了泡沫铝上述的缺点，还极大地提高了薄壁空心结构的承载能力和能量吸收能力。目前国内外对这种结构的研究主要集中在填充管的轴向压缩吸能研究®71,而对泡沐铝填充管弯曲性能的研究较少凶9】。S.Santosa（10J11^用实验和数值模拟的方法研究了泡沫铝填充不锈钢方管的抗弯性能，发现泡沐铝的填充改变了钢管弯曲的变形模式，提寫了钢管

8、的抗弯能力。HRZdrciZ等使用耐撞性优化设计程序对泡沫铝填充管弯曲行为进行了优化设计，填充管口J以吸收最多的能量，同时具有最轻的重塑。影响泡沫铝填充管抗弯性能的因素很多，包括泡沫铝密度、填充长度、铝管管壁厚度等。本文通过实验方法，研究了这些因素对泡沫铝部分填充管弯曲性能的影响，并对泡沫