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新乡学院学报 2022年第12期39卷 34-36页

作者：丁春梅黄昭明王付远皖江工学院机械工程学院安徽马鞍山243000

为研究预制裂纹长度和试样厚度对高强钢平面断裂韧性的影响规律及准静态三点弯曲工况下的裂纹扩展情况,利用ABAQUS软件对高强钢Q460C进行了准静态三点弯曲断裂数值模拟。模拟结果表明,Q460C的平面断裂韧性随预制裂纹的增大呈指数型增大... 详细信息

为研究预制裂纹长度和试样厚度对高强钢平面断裂韧性的影响规律及准静态三点弯曲工况下的裂纹扩展情况,利用ABAQUS软件对高强钢Q460C进行了准静态三点弯曲断裂数值模拟。模拟结果表明,Q460C的平面断裂韧性随预制裂纹的增大呈指数型增大趋势,而试样厚度对平面断裂韧性的影响较小。准静态三点弯曲工况下的Q460C的主要断裂模式为I型断裂,当裂纹扩展一定长度后会发生复合型断裂。

关键词：高强钢准静态三点弯曲数值模拟平面断裂韧性

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粉末复合轧制法制备泡沫铝夹芯板基础研究

粉末复合轧制法制备泡沫铝夹芯板基础研究

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作者：张玉洁太原科技大学

学位级别：硕士

泡沫铝夹芯板结合了泡沫铝芯材质轻、吸能、隔热及致密板材刚度大的优异性能,因此该复合结构具备了优异的整体特性,现今被广泛研究和应用。但是,目前泡沫铝夹芯板制备方法中,仍存在芯材与板材结合效果差、结合工艺复杂、缺乏一体化成型... 详细信息

泡沫铝夹芯板结合了泡沫铝芯材质轻、吸能、隔热及致密板材刚度大的优异性能,因此该复合结构具备了优异的整体特性,现今被广泛研究和应用。但是,目前泡沫铝夹芯板制备方法中,仍存在芯材与板材结合效果差、结合工艺复杂、缺乏一体化成型的制备工艺的问题,以及存在原材料浪费的现象。本文首次采用粉末复合轧制法制备得到泡沫铝夹芯板,首先分析了轧制及发泡工艺与泡沫铝发泡效果内在机理,获得泡沫铝制备工艺最优参数;基于泡沫铝芯材的制备工艺研究探索制备泡沫铝夹芯板的工艺,针对泡沫铝夹芯板发泡不稳定且存在各种缺陷的问题,优化泡沫铝夹芯板板厚及发泡剂含量,并制得孔结构优良、具良好冶金结合效果的泡沫铝夹芯板。此外,结合数字图像技术(Digital Image Correlation,DIC)数字图像技术对夹芯板进行准静态三点弯曲性能测试及分析,建立了失效模型示意图。主要研究内容如下:(1)对泡沫铝芯材轧制工艺参数进行了系统探索。分别在40%、60%、80%轧制变形量及300℃、400℃、500℃轧制温度下进行泡沫铝芯材前驱体制备,发现轧制变形量主要通过改变前驱体致密度及元素分散性影响发泡过程气体分布,进而影响孔结构参数;轧制温度则主要影响前驱体中铝基体及Si元素结合紧密程度来影响发泡过程气体生长扩散;并在660℃、680℃及700℃发泡温度下进行发泡试验,通过对比孔结构发现轧制变形量60%,轧制温度500℃,发泡温度680℃为最优参数。(2)基于泡沫铝芯材最优参数制备泡沫铝夹芯板,研究发泡时间对泡沫铝夹芯板孔结构影响,发现300s为最佳发泡时间,对该发泡时间下制备泡沫铝夹芯板进行计算机断层扫描(Computed Tomography,CT),得到分布均匀的逐层孔隙率;并针对泡沫铝夹芯板发泡稳定性差,优化了泡沫铝夹芯板板厚及发泡剂含量,有效降低泡沫铝夹芯板制备过程缺陷发生,发泡剂含量0.8wt%试样孔结构均匀性优于发泡剂含量0.5wt%,板厚2mm试样发泡稳定性优于板厚1mm试样。(3)通过准静态三点弯曲测试泡沫铝夹芯板弯曲性能,研究发现发泡剂含量主要通过调整孔结构从而影响抗弯性能;发泡剂含量增加,孔均匀程度下降,孔隙率变大,试样极限载荷变小,抗弯强度下降。板厚主要影响失效模式,增大板厚,试样极限载荷变大,抗弯强度上升,1mm板厚失效模式主要有芯层压实、芯层剪切及面板断裂,2mm板厚还有面板屈服;结合三点弯曲变形过程和DIC数字图像技术,讨论分析得到孔薄弱区及应力集中区,建立失效模型示意图。(4)通过计算得到泡沫铝夹芯板试样吸能曲线,比较不同发泡剂含量下板厚1mm的样品的能量吸收水平,排序为:0.8wt%>0.5wt%>1wt%,主要原因是发泡剂含量0.8wt%时,样品孔结构最为均匀,孔圆度值及孔壁厚度最大,具有更高的承载能力;比较不同板厚样品,其能量吸收水平及单位质量能量吸收效率显著提升,主要由于板厚增加,在承载过程不易断裂,平台区更长,能量吸收水平更高。

关键词：泡沫铝夹芯板粉末复合轧制法准静态三点弯曲抗弯强度吸能数字图像技术

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截面尺寸对B柱抗弯性能影响研究

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武汉理工大学学报（交通科学与工程版） 2019年第4期43卷 703-707页

作者：覃炳恒邱贵年韦学军刘昌业上汽通用五菱汽车股份有限公司

在B柱截面尺寸对抗弯特性影响的研究分析中,其结构的复杂性给试验与仿真模型参数的修改增加难度和成本.针对此问题,选取某微型车B柱作为研究对象,将其等效简化为单帽形薄壁梁,并验证模型的有效性.为研究不同截面长宽比的单帽形薄壁梁的... 详细信息

在B柱截面尺寸对抗弯特性影响的研究分析中,其结构的复杂性给试验与仿真模型参数的修改增加难度和成本.针对此问题,选取某微型车B柱作为研究对象,将其等效简化为单帽形薄壁梁,并验证模型的有效性.为研究不同截面长宽比的单帽形薄壁梁的抗弯性能,对单帽型薄壁梁样件进行了准静态三点弯曲试验与仿真、动态三点弯曲试验与仿真,以及将准静态与动态三点弯曲试验进行对比分析.结果表明,动态三点弯曲试验下得到的规律与准静态试验相同,即截面周长一定的情况下,单帽梁的截面长宽比越小其抗弯性能越强.

关键词：单帽型薄壁梁准静态三点弯曲动态三点弯曲长宽比抗弯性能

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泡沫铝夹芯板的制备与力学性能研究

泡沫铝夹芯板的制备与力学性能研究

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作者：刘佳东北大学

学位级别：硕士

泡沫铝夹芯板具有质轻、吸能能力强、隔声效果好等特点,并且克服了泡沫铝裸板强度较低、耐腐蚀差等缺点,是一种在汽车制造、航空航天、军事国防等领域具有广阔应用前景的新材料。泡沫铝夹芯板比强度高的特点符合我国汽车制造用材料高安... 详细信息

泡沫铝夹芯板具有质轻、吸能能力强、隔声效果好等特点,并且克服了泡沫铝裸板强度较低、耐腐蚀差等缺点,是一种在汽车制造、航空航天、军事国防等领域具有广阔应用前景的新材料。泡沫铝夹芯板比强度高的特点符合我国汽车制造用材料高安全性及降低排放的的选材要求。目前,德国等国家已将泡沫铝夹芯板成功应用于汽车保险杠、顶盖板等结构的设计与制造,而国内在该领域的研究尚处于起步阶段。本文开展了新型泡沫铝夹芯板的制备工艺研究,以期获得板型质量好、泡孔均匀、力学性能优异的泡沫铝夹芯板材料。对制得的泡沫铝夹芯板进行了准静态三点弯曲和低速动态冲击实验,分析了泡沫铝夹芯板的变形过程和断裂方式,为汽车用泡沫铝夹芯板应用制品的结构设计及优化提供了参考。论文获得了以下有价值的结果：（1）.泡沫铝夹芯板制备过程中,发泡工艺参数及氢化钛的预处理工艺对夹芯板的质量均有很大影响。本文通过大量实验总结出较为理想的工艺参数：发泡温度为710℃,发泡时间为120s-150s左右,冷却方式为风冷+水冷,氢化钛的预处理温度为500℃;（2）.泡沫铝夹芯板芯层泡孔长大过程分为三个阶段：形核、长大和合并。发泡前期泡孔长大并不明显,泡孔会在1min左右开始集中长大,泡孔长大前期主要呈椭圆状,最终呈近圆形;（3）.不含有中间层铝板的夹芯板的准静态三点弯曲变形分为三个阶段：线弹性阶段、平台应力阶段、压实阶段;含有中间层铝板的夹芯板三点弯曲变形分成五个阶段：线弹性阶段、第一平台应力阶段、第一压实阶段、第二平台应力阶段、第二压实阶段。在其他条件均相同时,含有中间层夹芯板的屈服强度要高于不带中间层的夹芯板,并且平台应力区的总长度也要长于前者,故含有中间层铝板的夹芯板的弯曲吸能性能更好;（4）.两种结构的泡沫铝夹芯板的失效模式差别不大,均包括面板弯曲、芯层压实破坏、面板断裂、塑性铰开裂、芯层剪切等。夹芯板的弯曲性能和吸能性能随着芯层密度的增加而提高,含有中间层铝板的夹芯板的弯曲性能和吸能性能均优于不带中间层的夹芯板;（5）.低速冲击条件下,两种泡沫铝夹芯板的变形过程均分为五个阶段：弹性压缩阶段、泡孔破坏阶段、平台应力阶段、压实阶段和完全失效阶段。两种夹芯板均具有吸能特性,含有中间层的夹芯板的吸能效果更好。泡沫铝夹芯板受冲击后的破坏形式可分为四种：芯层剪切、面板弯曲变形、面板断裂、芯层压实,破坏形式主要与夹芯板的内部缺陷有关;（6）.冲击速度、芯层密度、夹芯板结构是影响泡沫铝夹芯板低速冲击性能的主要因素。随着冲击速度的增加,夹芯板吸收的能量值明显提升,平台应力值相应增大;随着芯层密度的增大,夹芯板的吸性能也会提高,屈服载荷、平台应力值和断裂强度均随着芯层密度的增大而提高;含有中间层的夹芯板的屈服强度和平台应力均要高于不含有中间层铝板的夹芯板,吸能性能也优于后者。

关键词：泡沫铝夹芯板预处理工艺发泡参数泡孔结构准静态三点弯曲低速动态冲击

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