泡沫6063鋁管的吸能特性及應用

泡沫鋁管在沖擊過程中,產(chǎn)生單向剪切變形帶。純合金鋁管泡沫及6063合金泡沫中,泡沫合金鋁管材料的密度決定了泡沫合金鋁管的變形特征。密度范圍0.186-0.249gcm-3時,泡沫合金鋁管變形集中在內部,變形帶呈“V形或倒“V形。密度范圍0.279-0.436gcm-3時,泡沫合金鋁管變形集中在頂部或底部,變形帶呈“I型。泡沫合金鋁管材料比吸能隨密度增加而增大,且由于基體材料不同,

泡沫鋁管材料比吸能存在較大差異。對Al-Ca閉孔泡沫合金鋁管填充6063鋁管進行準靜態(tài)壓縮,探討了泡沫合金鋁管及其填充6063鋁管的變形過程,對泡沫合金鋁管填充前后吸能特性進行測試,明確了泡沫合金鋁管與6063鋁管間相互作用。結果表明,泡沫合金鋁管在壓縮過程中,塑性變形首先產(chǎn)生于薄弱環(huán)節(jié),繼而剪切變形帶形成并向下移動；泡沫合金鋁管填充6063鋁管后,二者相互作用使

變

形模式改變、壓實應變減??；泡沫合金鋁管填充6063鋁管的比吸能是6063鋁管及泡沫合金鋁管單體比吸能總值的1.3-1.6倍。利用落錘裝置對泡沫合金鋁管填充6063鋁管進行較高能量(150-1300J動態(tài)沖擊。討論了泡沫合金鋁管、6063鋁管及泡沫合金鋁管填充6063鋁管三種材料的特征曲線、變形模式及能量吸收特性。

通過變形剖面分析明確了泡沫合金鋁管及其填充6063鋁管的變形過程。試驗結果顯示,泡沫合金鋁管的填充使6063鋁管變形模式由軸對稱變形向不規(guī)則變形轉變。隨填充泡沫合金鋁管密度的增加,峰值載荷Pcr峰值載荷下降幅度△Ⅰ、第二階段載荷波動幅度△FⅡ及平均載荷均呈增大趨勢。與6063鋁管復合后的泡沫合金鋁管質量比吸能比復合前提高25-45%,體積比吸能提高90-118%,吸能效果顯著提高,但緩沖時間有所降低。通過爆炸實驗設備,系統(tǒng)研究鋼板及鋼板/泡沫合金鋁管/鋼板復合三明治板在爆炸沖擊載荷下的響應,利用PVDF應變片對爆炸沖擊波峰值應力進行測試。

          

其獨特的多孔結構使泡沫合金鋁管具有優(yōu)異的能量吸收及防爆特性。本文針對泡沫合金鋁管材料的緩沖吸能特性,泡沫合金鋁管是一種輕質功能材料.對閉孔泡沫合金鋁管及填充泡沫合金鋁管的6063鋁管在準靜態(tài)壓縮和低速撞擊條件下的力學行為進行了研究。利用泡沫合金鋁管的防爆特性,研究了泡沫合金鋁管及泡沫合金鋁管夾芯板在爆炸沖擊載荷下的響應。最后通過計算及數(shù)值模擬研究了泡沫合金鋁管材料應用于制備重型裝備空降緩沖平臺及陸基導彈發(fā)射井井蓋的可行性。利用落錘測試設備對6063合金鋁管合金泡沫、純合金鋁管泡沫及鑄合金鋁管201合金泡沫進行軸向低速撞擊,討論了不同基體材料制備的泡沫合金鋁管在動態(tài)沖擊下典型的特征曲線：通過SEM對泡沫合金鋁管斷口形貌分析,解釋了由于基體材料不同引起的變形模式差異；改變泡沫合金鋁管密度進行沖擊,對泡沫合金鋁管剖面分析得到三種不同變形模式；最后分析了泡沫基體材料對能量吸收特性的影響。結果表明,基體材料決定了泡沫合金鋁管在動態(tài)沖擊下的特征曲線及變形模式。低速沖擊條件下,若基體材料趨于韌性斷裂(純合金鋁管泡沫及6063合金泡沫),泡沫合金鋁管典型的位移-載荷曲線分為初始壓縮階段及漸近壓潰階段。第一階段曲線線性上升,第二階段載荷上下振蕩,且存在硬化現(xiàn)象。若基體材料趨于脆性斷裂(鑄合金鋁管201合金泡沫),泡沫合金鋁管位移-載荷曲線中第一階段被拉長,第二階段載荷振蕩幅度較大。