1、中國科學技術大學博士學位論文泡沫鋁夾芯雙管結構的力學行為研究姓名：郭劉偉申請學位級別：博士專業(yè)：工程力學指導教師：虞吉林20100401摘要吸收效率遠遠高于傳統(tǒng)的單管夾芯結構，接近甚至超過空管結構。探討了內管壁厚、管徑及外管壁厚等對該新型夾芯結構性能的影響。針對斜壓特點，設計出一套用于準靜態(tài)實驗的斜壓實驗裝置，并成功地開展了泡沫鋁夾芯雙圓管結構在各種小角度斜壓加載下的實驗研究。對比軸壓性能，給出空管、傳統(tǒng)的泡沫鋁填充單管及新型的雙管夾芯

2、結構在各種小角度斜壓加載下的變形模式。在小角度斜壓加載下，泡沫鋁填充管結構發(fā)生一種特殊的上下雙半瓣對稱混合模式，并易發(fā)生橫向滑移變形，從而導致了泡沫鋁夾芯結構在小角度斜壓加載下的承載力非常平穩(wěn)，承載后期接近理想承載結構，且平均承載力大小基本保持不變。實驗結果表明，該新型雙管夾芯結構在兩端固支加載下，其比質量能量吸收效率遠遠高于傳統(tǒng)的單管夾芯結構，且超過相應的空管，同時實現(xiàn)了提高承載力大小，增強承載穩(wěn)定性及提升結構的能量吸收效率的綜合目標

3、。并就斜壓加載角度對各種結構性能的影響進行了實驗研究。4)對新型的泡沫鋁夾芯雙圓管結構在準靜態(tài)三點彎曲加載下的性能進行了實驗及有限元模擬研究。不同與單管填充結構的單裂紋失效，雙管夾芯結構在三點彎曲下出現(xiàn)特殊的雙裂紋破壞模式。且新型結構的破壞抗性大大高于傳統(tǒng)的單管夾芯結構，能量吸收能力得到大幅提升。在合理的內外管組合下，雙管夾芯結構的承載力相當平穩(wěn)，非常適合做緩沖吸能裝置。同時就跨徑、內管壁厚、管徑及外管壁厚對雙管夾芯結構三點彎曲性能的影

4、響進行了一定的實驗研究。利用ABAQUS有限元軟件建立雙管夾芯結構三點彎曲下的有效模型，通過分析芯層泡沫鋁的應力分布給出新型結構特有破壞模式的產(chǎn)生機制。且由對外管管壁下端等效塑性應變及最大拉伸應變的討論，發(fā)現(xiàn)最大拉伸應變可作為外管管壁斷裂失效的評判參量。探討了雙管夾芯結構較單管結構彎曲破壞抗性提升的機制，并給出一定的解釋。最后綜合結構的承載力特性及破壞抗性，給出綜合性能較優(yōu)的內外管管徑比。5)對新型的泡沫鋁夾芯雙圓管結構在動態(tài)沖擊下的三

5、點彎曲性能進行了落錘沖擊實驗及有限元模擬研究。不同于準靜態(tài)下的失效模式，雙管夾芯結構在動態(tài)沖擊下芯層泡沫鋁下端出現(xiàn)多裂紋現(xiàn)象，且較均勻分布于中間區(qū)域，有利于泡沫鋁吸收更多的沖擊能量。且泡沫鋁填充結構在低速沖擊下的慣性效應并不明顯，承載力大小與準靜態(tài)結果相差不多。但動態(tài)沖擊下結構的破壞抗性較準靜態(tài)結果大幅提高，泡沫鋁填充結構在動態(tài)下的能量吸收能力遠遠高于準靜態(tài)結果。而對比傳統(tǒng)的泡沫鋁填充單管結構，該新型夾芯結構的破壞抗性及能量吸收效率更高