开孔泡沫铝制备及其性能研究（二十四）

实验结果及分析(2)

开孔泡沫铝夹芯圆管的压缩性能(2)

经准静态压缩后的空心圆管与石膏型熔模法制备的泡沫铝夹芯圆管，压缩后试样上出现了褶皱，且泡沫铝夹芯圆管的褶皱数量和位置与其载荷-位移曲线上波动特征及波峰位置有关。准静态压缩过程的初始阶段为弹性变形段，当载荷进一步增大，初次达到最大值时，管壁局部屈服失稳，在圆管上形成褶皱，之后则依靠泡沫铝与圆管管壁之间的相互作用承载，载荷逐渐下降，在褶皱被压实之前，载荷达到最小值。随着褶皱被压实，载荷再次上升，进入第二个弹性变形阶段，当载荷达到第二个波峰时，管壁再次失稳逐渐形成褶皱，进而使载荷-位移曲线下降，直到出现第二个波谷时，第二个褶皱即将被压实。

(2）不同开孔泡沫铝填充对夹芯管压缩性能的影响

由石膏型熔模法、食盐粒子渗流法所制备的泡沫铝夹芯圆管与相同尺寸空心圆管的准静态压缩载荷－位移曲线。在压缩初始阶段，空心圆管载荷增加迅速，发生相同压缩位移时，均比两种泡沫铝夹芯圆管所受载荷大，并最先进入第一个波峰。这是由于压缩初始阶段空心圆管仅由管材承载，而泡沫铝夹芯管由于填充了泡沫铝，除由管材承载外，还可通过泡沫铝的弹性变形进行缓冲，故泡沫铝夹芯圆管初始载荷并不大。随着压缩继续进行，石膏型熔模法所制泡沫铝夹芯圆管和食盐粒子渗流法所制泡沫铝夹芯圆管的压缩载荷-位移曲线也相继出现波峰，由于食盐粒子渗流法所制备的泡沫铝填充材料孔隙率较低、孔棱较粗，使经其填充后的泡沫铝夹芯圆管的承载能力优于石膏型熔模法所制泡沫铝夹芯圆管，表现为食盐粒子渗流法所制泡沫铝夹芯圆管的初始屈服位移及初始屈服最大载荷均大于石膏型熔模法所制备的泡沫铝夹芯圆管，如表4-3所示。在除压缩初始阶段的整个压缩过程中，发生相同压缩位移时，食盐粒子渗流法所制夹芯圆管所受载荷最大，石膏型熔模法所制夹芯圆管次之，空心圆管最差。

表4-3泡沫铝夹芯圆管与空心圆管的初始屈服位移及初始屈服最大载荷

经压缩后试样的截面图，食盐粒子渗流法制备的泡沫铝夹芯圆管发生了向外翻折；石膏型熔模法制备的泡沫铝夹芯圆管除了向外翻折外，还出现了轻微的向内翻折现象；空心圆管则是既向外翻折，又向内翻折。通过截面的变形情况可知，食盐粒子渗流法制备的泡沫铝夹芯圆管在依靠泡沫铝与圆管管壁相互作用的承载阶段，泡沫铝对管壁起到了一定的支撑作用，阻碍了管壁向内翻折；而石膏型熔模法所制备的泡沫铝与填充圆管的相互作用则小于食盐粒子渗流法所制备泡沫铝夹芯圆管的相互作用，因而产生了向内的轻微翻折；空心圆管则由于没有填充泡沫铝而无相互作用，因而产生了较大的向内翻折。泡沫铝与填充圆管的相互作用能够有效地提高泡沫铝夹芯圆管结构的承载能力。