泡沫陶瓷的力学性能及其在防护工程中的应用

论文摘要

本文以分层防护工程的发展为背景,介绍了近年来发展迅速的泡沫材料概念和研究现状,充分调研了对泡沫陶瓷这种极具潜力的防护材料的发明、发展、制备工艺以及力学性能和在防护工程中的研究现状的相关文献。本文以泡沫陶瓷的静、动态力学性能为研究目的,针对其吸波耗能作用明显、抗爆能力强、工程应用潜力较大的特点,对一种新的粘土质闭孔泡沫陶瓷材料开展了准静态一维应力压缩实验、一维应变压缩实验以及动态一维应力压缩实验。得到了该材料在三种加载条件下的应力-应变曲线,讨论了其在不同加载条件下的强度特性和变形破坏坏特征。论了一维应变试验中,钢套筒实现一维应变条件的可能性,并指出,泡沫陶瓷不但是应变率敏感材料,而且在其孔穴压实过程中引起的变形不可逆过程是导致材料吸波耗能作用突出的根本原因。空壳颗粒材料是一种兼顾多孔材料吸能特性和壳体结构强度特性的新型防护材料。泡沫陶瓷和空壳颗粒材料有机结合形成一种新型的防护材料——泡沫陶瓷空壳颗粒球,并以成层式人防工程结构为背景,在分配层引入该新型材料,通过大比尺野外化爆模型试验,对比分析了集团装药载荷下,黄沙分配层和空壳颗粒球分配层的防护效果,结果表明,空壳颗粒球的削波、耗能效果具有明显的优越性,该材料具有潜在的工程应用价值。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景
• 1.2 泡沫陶瓷材料概述
• 1.2.1 泡沫陶瓷的发明、发展和应用
• 1.2.2 泡沫陶瓷的制备工艺
• 1.3 泡沫陶瓷力学性能的研究现状
• 1.3.1 泡沫材料的力学性能
• 1.3.2 泡沫陶瓷的力学性能
• 1.4 泡沫陶瓷在防护工程中应用的研究现状
• 1.4.1 泡沫材料在防护工程中的应用
• 1.4.2 泡沫陶瓷在防护工程中的应用
• 1.5 本文研究的目的和主要内容
• 1.5.1 本文研究的目的
• 1.5.2 本文研究的主要内容
• 第2章 泡沫陶瓷的准静态力学性能实验研究
• 2.1 引言
• 2.2 泡沫陶瓷准静态一维应力实验
• 2.2.1 实验的准备和方案
• 2.2.2 实验的结果和讨论
• 2.3 泡沫陶瓷准静态一维应变实验
• 2.3.1 实验的准备和方案
• 2.3.2 实验的结果和讨论
• 2.4 本章小结
• 第3章 泡沫陶瓷的动态力学性能实验研究
• 3.1 引言
• 3.2 泡沫材料中的分离式霍普金森压杆（SHPB）技术
• 3.2.1 分离式霍普金森压杆动态测试技术
• 3.2.2 分离式霍普金森压杆在泡沫材料中的应用
• 3.3 实验的准备和方案
• 3.4 实验的结果和分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 泡沫陶瓷空壳颗粒球的抗爆性能实验研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验的准备和方法
• 4.2.1 空壳颗粒材料介绍
• 4.2.2 新型泡沫陶瓷空壳颗粒球
• 4.2.3 实验方案
• 4.3 关于两个问题的讨论
• 4.3.1 模型实验的合理性
• 4.3.2 圆球的堆积问题探讨
• 4.4 实验结果讨论
• 4.4.1 峰值应力对比
• 4.4.2 破坏形态对比
• 4.5 本章小结
• 第5章 总结及展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 未来工作的展望
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表和参与的论文