铝型材的冲击损伤破坏研究

摘要

目前的大量研究表明,材料与构件的变形与破坏是因为材料的损伤而引起的。实际上,材料与构件的变形与破坏过程是非均匀而又非连续的,原生的材料本身就存在损伤,在载荷作用下,材料与构件的内的损伤基元不断的萌生、串连汇合和扩展而形成损伤的动态演化过程,传统的强度设计理论无法解决。同时,现代结构设计中,在材料与结构的强度刚度分析和寿命预测,强韧匹配的设计思想等也需要新的理论予以解决,因此,以损伤力学和断裂力学为代表新的理论应运而生。损伤力学就是研究在载荷和环境作用下,定量的描述材料和结构的不可逆化的力学行为。金属材料和结构在冲击载荷作用下的损伤演化规律,在航空、船舶、汽车和房屋结构等结构的分析中有着重要的意义。
　　 本文的工作主要是对铝合金箱形截面薄壁柱件在冲压载荷作用下的损伤破坏响应进行了分析,有如下:
　　 1、按定义的损伤变量建立了损伤模型,应用ABAQUS有限元软件模拟了不同加载速度下铝合金箱形截面薄壁柱件的损伤演化过程。
　　 2、在材料试验机上对铝合金箱形截面薄壁柱件以不同的加载速度加载,观察损伤演化过程及结果。
　　 3、将通过对铝合金材料基本力学性能的测定以及对简单铝合金结构的压缩实验所得到的结果,与ABAQUS有限元仿真分析进行对比。
　　 本文的研究展示出铝合金箱形截面薄壁柱在冲击载荷作用下的损伤变形过程及规律,其结果可以应用于现代结构设计中的强韧匹配设计理念中,为航空、汽车和房屋结构等结构的优化与改良提供良好的设计基础,为工程的防灾减灾提供理论上的依据。