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開孔泡沫鋁制備及其性能研究（二十四）

實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析(2)

開孔泡沫鋁夾芯圓管的壓縮性能(2)

經(jīng)準(zhǔn)靜態(tài)壓縮后的空心圓管與石膏型熔模法制備的泡沫鋁夾芯圓管，壓縮后試樣上出現(xiàn)了褶皺，且泡沫鋁夾芯圓管的褶皺數(shù)量和位置與其載荷-位移曲線上波動特征及波峰位置有關(guān)。準(zhǔn)靜態(tài)壓縮過程的初始階段為彈性變形段，當(dāng)載荷進(jìn)一步增大，初次達(dá)到最大值時，管壁局部屈服失穩(wěn)，在圓管上形成褶皺，之后則依靠泡沫鋁與圓管管壁之間的相互作用承載，載荷逐漸下降，在褶皺被壓實(shí)之前，載荷達(dá)到最小值。隨著褶皺被壓實(shí)，載荷再次上升，進(jìn)入第二個彈性變形階段，當(dāng)載荷達(dá)到第二個波峰時，管壁再次失穩(wěn)逐漸形成褶皺，進(jìn)而使載荷-位移曲線下降，直到出現(xiàn)第二個波谷時，第二個褶皺即將被壓實(shí)。

(2）不同開孔泡沫鋁填充對夾芯管壓縮性能的影響

由石膏型熔模法、食鹽粒子滲流法所制備的泡沫鋁夾芯圓管與相同尺寸空心圓管的準(zhǔn)靜態(tài)壓縮載荷－位移曲線。在壓縮初始階段，空心圓管載荷增加迅速，發(fā)生相同壓縮位移時，均比兩種泡沫鋁夾芯圓管所受載荷大，并最先進(jìn)入第一個波峰。這是由于壓縮初始階段空心圓管僅由管材承載，而泡沫鋁夾芯管由于填充了泡沫鋁，除由管材承載外，還可通過泡沫鋁的彈性變形進(jìn)行緩沖，故泡沫鋁夾芯圓管初始載荷并不大。隨著壓縮繼續(xù)進(jìn)行，石膏型熔模法所制泡沫鋁夾芯圓管和食鹽粒子滲流法所制泡沫鋁夾芯圓管的壓縮載荷-位移曲線也相繼出現(xiàn)波峰，由于食鹽粒子滲流法所制備的泡沫鋁填充材料孔隙率較低、孔棱較粗，使經(jīng)其填充后的泡沫鋁夾芯圓管的承載能力優(yōu)于石膏型熔模法所制泡沫鋁夾芯圓管，表現(xiàn)為食鹽粒子滲流法所制泡沫鋁夾芯圓管的初始屈服位移及初始屈服最大載荷均大于石膏型熔模法所制備的泡沫鋁夾芯圓管，如表4-3所示。在除壓縮初始階段的整個壓縮過程中，發(fā)生相同壓縮位移時，食鹽粒子滲流法所制夾芯圓管所受載荷最大，石膏型熔模法所制夾芯圓管次之，空心圓管最差。

表4-3泡沫鋁夾芯圓管與空心圓管的初始屈服位移及初始屈服最大載荷

經(jīng)壓縮后試樣的截面圖，食鹽粒子滲流法制備的泡沫鋁夾芯圓管發(fā)生了向外翻折；石膏型熔模法制備的泡沫鋁夾芯圓管除了向外翻折外，還出現(xiàn)了輕微的向內(nèi)翻折現(xiàn)象；空心圓管則是既向外翻折，又向內(nèi)翻折。通過截面的變形情況可知，食鹽粒子滲流法制備的泡沫鋁夾芯圓管在依靠泡沫鋁與圓管管壁相互作用的承載階段，泡沫鋁對管壁起到了一定的支撐作用，阻礙了管壁向內(nèi)翻折；而石膏型熔模法所制備的泡沫鋁與填充圓管的相互作用則小于食鹽粒子滲流法所制備泡沫鋁夾芯圓管的相互作用，因而產(chǎn)生了向內(nèi)的輕微翻折；空心圓管則由于沒有填充泡沫鋁而無相互作用，因而產(chǎn)生了較大的向內(nèi)翻折。泡沫鋁與填充圓管的相互作用能夠有效地提高泡沫鋁夾芯圓管結(jié)構(gòu)的承載能力。