泡沫6063铝管的吸能特性及应用

泡沫铝管在冲击过程中,产生单向剪切变形带。纯合金铝管泡沫及6063合金泡沫中,泡沫合金铝管材料的密度决定了泡沫合金铝管的变形特征。密度范围0.186-0.249gcm-3时,泡沫合金铝管变形集中在内部,变形带呈“V形或倒“V形。密度范围0.279-0.436gcm-3时,泡沫合金铝管变形集中在顶部或底部,变形带呈“I型。泡沫合金铝管材料比吸能随密度增加而增大,且由于基体材料不同,

泡沫铝管材料比吸能存在较大差异。对Al-Ca闭孔泡沫合金铝管填充6063铝管进行准静态压缩,探讨了泡沫合金铝管及其填充6063铝管的变形过程,对泡沫合金铝管填充前后吸能特性进行测试,明确了泡沫合金铝管与6063铝管间相互作用。结果表明,泡沫合金铝管在压缩过程中,塑性变形首先产生于薄弱环节,继而剪切变形带形成并向下移动；泡沫合金铝管填充6063铝管后,二者相互作用使

变

形模式改变、压实应变减小；泡沫合金铝管填充6063铝管的比吸能是6063铝管及泡沫合金铝管单体比吸能总值的1.3-1.6倍。利用落锤装置对泡沫合金铝管填充6063铝管进行较高能量(150-1300J动态冲击。讨论了泡沫合金铝管、6063铝管及泡沫合金铝管填充6063铝管三种材料的特征曲线、变形模式及能量吸收特性。

通过变形剖面分析明确了泡沫合金铝管及其填充6063铝管的变形过程。试验结果显示,泡沫合金铝管的填充使6063铝管变形模式由轴对称变形向不规则变形转变。随填充泡沫合金铝管密度的增加,峰值载荷Pcr峰值载荷下降幅度△Ⅰ、第二阶段载荷波动幅度△FⅡ及平均载荷均呈增大趋势。与6063铝管复合后的泡沫合金铝管质量比吸能比复合前提高25-45%,体积比吸能提高90-118%,吸能效果显著提高,但缓冲时间有所降低。通过爆炸实验设备,系统研究钢板及钢板/泡沫合金铝管/钢板复合三明治板在爆炸冲击载荷下的响应,利用PVDF应变片对爆炸冲击波峰值应力进行测试。

          

其独特的多孔结构使泡沫合金铝管具有优异的能量吸收及防爆特性。本文针对泡沫合金铝管材料的缓冲吸能特性,泡沫合金铝管是一种轻质功能材料.对闭孔泡沫合金铝管及填充泡沫合金铝管的6063铝管在准静态压缩和低速撞击条件下的力学行为进行了研究。利用泡沫合金铝管的防爆特性,研究了泡沫合金铝管及泡沫合金铝管夹芯板在爆炸冲击载荷下的响应。最后通过计算及数值模拟研究了泡沫合金铝管材料应用于制备重型装备空降缓冲平台及陆基导弹发射井井盖的可行性。利用落锤测试设备对6063合金铝管合金泡沫、纯合金铝管泡沫及铸合金铝管201合金泡沫进行轴向低速撞击,讨论了不同基体材料制备的泡沫合金铝管在动态冲击下典型的特征曲线：通过SEM对泡沫合金铝管断口形貌分析,解释了由于基体材料不同引起的变形模式差异；改变泡沫合金铝管密度进行冲击,对泡沫合金铝管剖面分析得到三种不同变形模式；最后分析了泡沫基体材料对能量吸收特性的影响。结果表明,基体材料决定了泡沫合金铝管在动态冲击下的特征曲线及变形模式。低速冲击条件下,若基体材料趋于韧性断裂(纯合金铝管泡沫及6063合金泡沫),泡沫合金铝管典型的位移-载荷曲线分为初始压缩阶段及渐近压溃阶段。第一阶段曲线线性上升,第二阶段载荷上下振荡,且存在硬化现象。若基体材料趋于脆性断裂(铸合金铝管201合金泡沫),泡沫合金铝管位移-载荷曲线中第一阶段被拉长,第二阶段载荷振荡幅度较大。