DYNAMIC PROPERTIES OF AL-ALLOY FOAM BEAM DAMAGED BY COMPRESSIVE FATIGUE

The permanent residual strain in aluminum （Al） alloy foams induced by compressive fatigue gradually increases with the increasing number of loading cycles. Consequently, the progressive shortening of Al-alloy foam degrades the dynamic material performance by the failure and ratcheting of multi-cells in the foam. In this paper, the dynamic properties of Al-alloy foams damaged by compressive fatigue were studied. The beam specimens with various residual strains were made by cyclic compression-compression stress. The dynamic bending modulus and loss factor were evaluated by using a beam transfer function method. As a result, the dynamic bending stiffness of Al-alloy foam turned out to be decreased due to damage while the loss factor was improved because of the increasing energy dissipation of such factors as cracked cell walls formed during the shortening process of the foam. The loss factor shows a manifest dependence on the fatigue residual strain.

泡沫材料厚度对其刚度及阻尼系数的影响

根据隔振分析模型,建立了相应的实验测量系统,测量并分析了泡沫材料的刚度及阻尼系数。采用激振台对泡沫材料施加激励,由2个加速度计拾振,获得了由泡沫材料组成的缓冲包装系统的振动传递比曲线,应用非线性拟合方法计算得到了阻尼比,并求得了刚度和阻尼系数。实验结果表明:泡沫材料刚度随其厚度增加而递减,阻尼系数则在一定范围内随厚度增加而降低;泡沫材料厚度的增加会降低缓冲包装系统隔振的下限频率,在一定范围内越厚,隔振效果会越好,但当厚度超过了特定值,隔振效果反而有所下降。

用废玻璃纤维硬丝制备泡沫玻璃

以废玻璃纤维硬丝为主要原料 ,添加适量外加剂 ,采用烧结法制备出质量符合要求的泡沫玻璃 ,并探讨了其发泡机理 .研究认为发泡机理是 :发泡剂放出的气体一部分由于烧结被包裹在坯体中形成微小气泡 ,当温度升高至发泡温度 ,玻璃软化时气泡膨胀 ,坯体体积增大而成为泡沫玻璃 .引入适当配合的稳泡剂、加入结合剂并加压成型 ,能够促进烧结 。

被包装物质量对泡沫材料刚度及阻尼系数的影响

对泡沫材料刚度及阻尼系数的测量方法进行研究,建立试验测量系统。通过激振台对泡沫材料施加激励,通过两个加速度计测量加速度,获得由泡沫材料所组成的缓冲包装系统的振动传递比曲线,通过曲线的共振峰值实现系统阻尼比的求解,进而得到泡沫材料的刚度及阻尼系数。通过试验测量研究被包装物质量对泡沫材料刚度和阻尼系数的影响。结果表明,随被包装物质量的增大,泡沫材料的刚度有增大趋势,阻尼系数逐渐增大。被包装物质量的改变不仅改变了缓冲包装系统的振子质量,而且显著影响了泡沫材料的刚度和阻尼系数。

高性能硬胶泡沫钻井液体系的研究及应用

硬胶泡沫钻井液不仅具备普通泡沫钻井液能提高机械钻速、及时发现油气层的特点,还具有较强的携岩能力和抗污染能力。针对欠平衡钻井可能遇到的高温、高浓度盐水地层和原油污染问题,优选出了性能较好的2种增黏剂和稳泡剂,运用自主研发的高效发泡剂TSB研制出了高性能硬胶泡沫钻井液。室内实验评价了其抗温、抗盐和抗油污染性能。该钻井液在BJ7168和白22井进行了应用。现场应用结果表明,硬胶泡沫钻井液的发泡量大、稳定时间长、抗污染能力强,很好地满足了携岩及井壁稳定的要求。

废玻璃纤维硬丝泡沫玻璃的制备及其发泡机理

以废玻璃纤维硬丝为主要原料,添加适量外加剂,采用烧结法制备出质量符合要求的泡沫玻璃。其发泡机理是:发泡剂放出的气体一部分由于烧结被包裹在坯体中形成微小气泡,当温度升高至发泡温度、玻璃软化时,气泡膨胀,坯体体积增大而成为泡沫玻璃。引入适当配合的稳泡剂、加入结合剂并加压成型,能够促进烧结,这些对于气泡的形成和稳定都有积极作用。

泡沫材料动刚度及阻尼系数的声阻抗管测量方法研究

提出了泡沫材料动刚度和阻尼系数的声学测量分析模型,建立了相应的实验测量系统。对2种铝板泡沫缓冲结构的动刚度和阻尼系数进行了实验测量和计算分析,结果表明:可以根据声阻抗的测量结果,分析计算得到泡沫材料的动刚度和阻尼系数;铝板泡沫缓冲结构中铝板的质量越大,相应的共振频率越低,共振峰值也越高;对于泡沫材料相同、铝板质量不同的铝板泡沫缓冲结构,通过声阻抗曲线得到的动刚度及阻尼系数分别基本相同;考虑泡沫材料质量的影响,可以得到更准确的计算结果。

汽车侧面碰撞中车门内部缓冲泡沫刚度的匹配

基于modeFRONTIER和MADYMO 2种优化软件,以汽车侧面碰撞时驾驶员胸部伤害指标最小、盆骨侧向加速度控制在合理范围内为优化目标,建立汽车内饰结构和缓冲泡沫的仿真模型,对汽车驾驶员侧车门内部侧面缓冲泡沫的刚度匹配进行优化。优化结果显示:合理匹配该缓冲泡沫的刚度,可以明显减小汽车侧面碰撞对驾驶员的伤害。

泡沫混凝土刚度软化与剪力传递关系模型

泡沫混凝土在应用中存在强度偏低、开裂、吸水等缺陷,在长期荷载作用下,泡沫混凝土会产生开裂,需要研究泡沫混凝土的刚度软化与剪力传递关系模型,准确描述混凝土结构长期变形及受力行为的徐变耦合特性,掌握服役期内的结构的长期变形及受力状态,为建筑结构防护提供参考。传统模型中仅考虑未开裂部分混凝土的徐变及开裂混凝土对整体刚度的影响,在裂缝的存在,使得混凝土结构刚度降低。提出一种基于裂缝坐标系下泡沫混凝土刚度软化与剪力传递关系模型,分析泡沫混凝土徐变产生及载重分配的机理,得到单轴受压条件下本构关系,按等效应力-应变关系来计算变化的切线弹性模量,在裂缝坐标系下,较准确地描述了泡沫混凝土的平均盈利比率变化与温度和刚度软化之间的关系,经算例验证表明,计算结果可靠,计算精度满足工程使用要求。

高性能硬胶泡沫钻井液体系的研究及现场应用

硬胶泡沫钻井液在具备普通泡沫钻井液提高机械钻速、及时发现油气层特点的同时,还具有较强的携岩能力和抗污染能力。本文针对欠平衡钻井可能遇到的高温、高浓度盐水地层和原油污染问题,通过对原材料的优选,运用自主研发的高效发泡剂TSB研制出高性能硬胶泡沫体系,在室内评价了其抗温、抗盐、抗油污染性能,并分别在BJ7168井、白22井应用实施。现场应用表明,硬胶泡沫钻井液的发泡量大、稳定时间长、抗污染能力强,能很好地满足携岩的要求。

氢化钛热分解特性与小孔径低孔隙率泡沫铝合金

采用金属管道氩载气流中的程序升温分解装置获得了氢化钛的热分解特性 ;运用位移传感器计算机系统获得了铝合金熔体保温泡沫化过程中孔隙率与保温发泡时间的关系 ;用图像分析法研究了氢化钛在铝合金熔体中均匀分散时间对泡沫铝合金熔体孔结构的影响 ;研究了不同孔隙率泡沫铝合金的压缩力学性能。结果表明 :在94 0K时 ,发泡剂氢化钛分解的 30～ 80s内 ,随着均匀分散时间的延长 ,铝合金熔体泡沫的孔隙率保持恒定 ,但孔数增多 ,孔径变小 ,由此获得了制备高比刚度、小孔径和低孔隙率泡沫铝合金的新途径。

基于硬度判定EPDM发泡材料减振性能

用实验方法探究EPDM发泡材料硬度与静刚度之间的关系,讨论刚度对发泡材料减振性能的影响,判定其减振性。实验表明,随着炭黑、硫磺和过氧化二异丙苯、石蜡油、防老剂用量增加,发泡材料硬度与静刚度之间函数关系是合理的,且N330/N550补强的EPDM发泡胶料静刚度随硬度增长趋势较N330、N550补强EPDM的发泡胶料缓慢;另外,强度及力学性能也超过必要的要求。

基于Abaqus的有限元渐进损伤强度分析

以含损伤复合材料泡沫夹层板为例,介绍有限元渐进损伤强度分析方法在结构强度计算中的应用。对复合材料面板采用Hill-Tsai强度理论和Tsai-Wu张量理论作为强度判断依据,采用一定的材料性能退化方法,对有限元模型中破坏的单元进行刚度折减。使用Abaqus/CAE进行参数化建模,使用Python程序控制渐进损伤分析的整个过程。经过实验和算例验证,有限元渐进损伤强度分析的结果与实验结果极其吻合。因此,渐进损伤分析方法结合适当的强度理论、材料性能退化方法可以应用于复杂结构的强度分析。

单轴压缩载荷下夹层梁结构屈曲及皱曲模拟研究

泡沫夹层结构以其较高的比刚度及比强度特性在航空航天等领域具有巨大的应用潜力,但当夹层结构作为主承力部件承压时可能带来复杂的屈曲及皱曲稳定性问题。文章基于有限元分析软件Ansys,建立了铝面板泡沫夹层梁结构的二维有限元模型,研究了夹层梁结构在单轴压缩载荷下结构临界失稳载荷与屈曲失效模态的内在关系,并分析了芯材厚度、芯材弹性模量等参数对夹层结构稳定性的影响规律。研究结果表明:芯材-面板的厚度比及弹性模量比对夹层结构的屈曲失效模态具有决定性作用,增加芯材厚度及选用较高弹性模量的芯材,可有效提高泡沫夹层结构的临界失稳载荷,文中研究结果可为泡沫夹层结构的优化设计及工程应用提供理论依据。

EPDM牌号对其发泡材料结构与性能的影响

研究了EPDM牌号对其发泡材料结构与性能之间关系的影响。结果表明:3960胶料的乙烯含量和门尼黏度低较,第三单体含量较高,发泡材料泡孔数量多而密,孔径尺寸小且分布范围窄,硫化后网状结构紧密,交联密度较大,硫化程度较高,发泡倍率较大,对弹性贡献较大,相对硬度增加较多,受外力作用时,抵抗能力强,当外力撤除后,变形恢复能力强,主要表现为压缩永久变形小,动静刚度比小。

TBK-15井大井眼长井段硬胶泡沫盲钻技术

伊朗南部气田TBK-15井,在311mm井眼开钻后,遇到大的缝洞,泡沫均不返出。采用硬胶泡沫盲钻后,112m3钻屑、7260m3发泡液和1590000m3空气不知去向,给地质录井和准确判断井下情况带来了极大困难;若岩屑不能有效地进入漏层,砂卡钻具的风险极大,一旦钻穿下部气层,将会造成严重后果。通过使用优质硬胶泡沫和较大气液量,坚持勤划眼,勤短程起下钻,勤活动钻具,勤卡层电测,井下没有出现复杂情况,顺利盲钻1498m,套管下入顺利。应用结果表明,该硬胶泡沫稳定时间长,携砂能力强,具有抗盐水和石膏污染的能力,成本低,满足了钻井施工要求,创造了TABNAK气田完井周期为58d的新记录。

抗高温强封堵硬胶微泡沫钻井液构建技术

在分析微泡沫高温失稳因素基础上,构建了一种抗高温强封堵微泡沫钻井液。该钻井液采用低分子量高温稳泡剂以形成高温微泡沫的刚性结构膜,采用润湿剂来提高微泡沫表面膜润湿渗透性,减缓微泡沫高温下的蒸发作用;同时优选配套抗温降滤失剂和低密度封堵剂强化微泡沫抗温承压封堵能力。形成的抗高温强封堵硬胶微泡沫钻井液的密度在0.6~1.0 g/cm3之间可调,流变性良好;稳泡效果优异,常温半衰期至少45 h,150℃、16 h高温半衰期至少35 h,优化配方高温后半衰期不低于120 h;形成的封堵带性能稳定,高温高压砂床实验中滤液侵入深度相对降低82.1%,钻井液侵入深度相对降低73.8%;微泡沫钻井液抗原油污染浓度不小于15%。该微泡沫钻井液不需要现场辅助特殊设备,适宜应用于高温深井低压易漏地层防漏穿漏,可在地面和井筒之间长效循环,节约材料消耗成本和设备成本,维护井壁稳定。

超轻质太阳能电池嵌入式结构设计

文章提出一种用于太阳能飞机的超轻质太阳能电池嵌入式蒙皮结构,以硬质聚氨酯泡沫作为机翼上蒙皮,太阳能电池片胶接在蒙皮上。对具有多块太阳能电池的嵌入式结构进行有限元分析,随着粘接点数的增加,结构的应力和位移均减小,当粘接点数增加到16点以后,应力和位移变化不大。通过增加硬质聚氨酯泡沫的厚度或利用玻璃纤维带进行局部加强均可改善结构的刚度,但后者效果更为明显。通过优选玻璃纤维带的参数,嵌入式结构的刚度有了极大提高。

顺丁橡胶/丁苯橡胶并用发泡材料的制备及性能研究

研究硫黄和发泡剂OBSH-75用量及预硫化工艺对顺丁橡胶/丁苯橡胶并用发泡材料性能的影响。结果表明:添加2份硫黄和3份发泡剂的发泡材料的泡孔直径较小、泡孔均匀且为闭孔结构,动静刚度比较小,物理性能和减震性能较好;预硫化温度为125℃、预硫化时间为14min时,发泡材料的泡孔密度适中,动静刚度比较小,减震性能较好。

蜂窝夹层复合材料在汽车外饰件上的应用

本文旨在讨论如何开发出一种低成本的汽车外饰件轻量化工艺方案,通过对产品材料结构力学的研究,结合汽车外饰件产品的受力状态,先确定产品结构设计的方向,然后合理地选择成型工艺和具备相应特性的材料,在保证产品强度、刚度等基本性能的前提下,实现汽车外饰件的轻量化目标。本文涉及的汽车外饰件轻量化技术主要是利用SMC材料工艺的A级表面特性及良好的耐候耐化学等特性,将其作为多层材料的外表皮,同时又与蜂窝夹层结构轻质、高强、高刚的轻量化特性相结合,实现质量轻、强度高、刚度高的大型汽车外饰件要求。另外,本文还详细阐述了该轻量化工艺的制作流程和该工艺结构的技术要点。