《內壓對閉孔泡沫金屬變形局部化的影響》是依託西安交通大學，由徐志敏擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：內壓對閉孔泡沫金屬變形局部化的影響
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：徐志敏
- 依託單位：西安交通大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
泡沫金屬材料分為開孔和閉孔兩種。製備過程中，閉孔泡沫金屬的孔洞內壓不可避免，這不僅影響泡沫金屬孔成形和分布，且顯著影響閉孔泡沫金屬的巨觀變形。目前，內壓與閉孔泡沫金屬變形局部化之間的關係鮮有研究。本項目從理論與數值兩方面，研究內壓對閉孔泡沫金屬變形局部化的影響，包括：閉孔泡沫金屬的三維隨機建模、建立含內壓的閉孔泡沫金屬的屈服準則、揭示內壓與閉孔泡沫金屬變形局部化之間關係等。本項目研究結果可為輕質結構的設計與吸能機理分析提供基礎。
結題摘要
在製備過程中，閉孔泡沫材料孔洞內壓不可避免，這不僅影響泡沫材料孔的成形、分布，而且對閉孔泡沫材料巨觀變形有顯著影響。該研究利用數值和理論方法，揭示了內壓與泡沫材料的巨觀變形行為的關係，討論考慮內壓情況泡沫材料局部變形機理。從而為輕質結構的設計與吸能機理分析提供依據。該研究主要包括以下幾部分：1. 建立三維細觀力學模型，研究內壓對閉孔泡沫金屬彈塑性力學行為的影響；分析了泡沫金屬材料的局部化變形機理。對於單軸載荷情況，拉伸載荷作用時，內壓使泡沫材料提前屈服；壓縮載荷作用下，內壓則延緩其屈服。多軸載荷作用下，內壓不改變屈服面形狀，使屈服面向平均應力負軸移動，且移動距離等於內壓值。基於Gurson經典屈服理論，提出了考慮內壓影響的泡沫金屬屈服函式。最後，通過局部化變形分析可以得出與數值分析一致的結論。從而為泡沫金屬的工程套用提供依據。 2. 在閉孔泡沫材料生產過程中，其生產工藝往往導致胞孔的各向異性。而泡沫材料在套用中往往受到任意方向載荷作用，因此研究各向異性泡沫材料任意載荷方向的力學行為尤為重要。該研究基於四種常用胞孔排列方式，建立了任意胞孔形狀的泡沫材料模型（規則模型和隨機模型）。利用周期邊界條件，分析了在任意載荷方向，各向異性泡沫材料的彈塑性力學行為。提出了各向異性泡沫材料任意方向楊氏模量和屈服應力關於各向異性比的關係。因此，根據泡沫材料孔垂直方向力學性能，便可以得到材料任意方向的變形行為。3. 靜水壓力、應力三軸度均影響各向異性泡沫材料的屈服行為。最近的研究表明，羅德角同樣對泡沫材料的屈服行為有顯著影響。但是目前考慮羅德角影響的泡沫材料屈服準則並不完善。該研究考慮胞孔內壓情況，分析了應力三軸度及羅德角對各向異性泡沫材料屈服行為的影響，預測了其屈服面形狀。內壓不影響各向異性泡沫材料屈服面形狀，使屈服面向平均應力負軸移動，且移動距離等於內壓值。該研究既可以完善泡沫材料屈服準則，又可以為泡沫材料的套用提供依據。
