高性能泡沫鋁減振機理及力學性能試驗研究.pdf

1、泡沫鋁(Aluminum Foam，AF)作為一種新興材料，由于具有優(yōu)良的性能，近年來逐漸得到了廣泛的應用。為了將泡沫鋁廣泛地應用在減振領域，為土木工程結構減振控制提供新的手段，本文從功能結構一體化材料的概念出發(fā)，以泡沫鋁為基體，向其內(nèi)部孔洞填充聚氨酯粘彈性材料(Polyurethane，PU)，得到了一種高性能泡沫鋁材料——泡沫鋁/聚氨酯復合材料(AF/PU)。圍繞高性能泡沫鋁材料的減振機理與力學性能，本文進行了一系列的試驗研究及數(shù)值

2、模擬，得到的相關結論如下:
　　(1)對AF/PU復合材料進行了單調(diào)壓縮及往復加載試驗，考察了泡沫鋁的相對密度及聚氨酯的含量等因素對復合材料力學性能的影響，分析得到了復合材料的變形機制。試驗表明:單調(diào)加載時，AF/PU復合材料的壓縮曲線也會經(jīng)歷彈性段、塑性平臺段及密實段三個階段，但由于聚氨酯的引入，使得復合材料的變形機制不同于純泡沫鋁。聚氨酯的不可壓縮性，使得泡沫鋁的胞棱在加載時發(fā)生斷裂破壞;胞棱斷裂隨應變的增加不斷傳遞直至所有胞

3、棱斷裂、試件破壞。也正是由于聚氨酯的不可壓縮性，使得復合材料卸載時的殘余變形減小，彈性恢復性能改善。
　　(2)對經(jīng)壓縮預循環(huán)的AF/PU復合材料進行了耗能性能試驗，考察了泡沫鋁的相對密度、聚氨酯的含量、加載頻率及加載幅值等因素對復合材料耗能性能的影響。試驗結果分析表明:泡沫鋁基體及聚氨酯填料的本征阻尼，以及兩相材料界面的摩擦阻尼，構成了復合材料的主要耗能機制。
　　(3)對AF/PU復合材料單調(diào)加載曲線及循環(huán)加載曲線的分析

4、表明:在應變率為0.002s-1～0.05s-1時，加載速率對復合材料單調(diào)壓縮性能的影響不大，使用Avalle宏觀唯象本構模型可以較好地預測復合材料的力學性能。利用宏觀折線加卸載應力-應變模型擬合經(jīng)壓縮預循環(huán)后的復合材料的滯回曲線，可以較好地反映復合材料受力變形的整個過程，力學概念明確，且使用方便。
　　(4)利用Abaqus提供的Vumat用戶材料子程序接口，將AF/PU復合材料的宏觀折線力學本構模型加入到有限元軟件中，對所編寫