泡沫铝夹芯板的三点弯曲实验研究和仿真模拟
HTPB推进剂三点弯曲过程试验与数值模拟
HTPB 推进剂三点弯曲过程试验与数值模拟伍鹏1，李高春2，王鑫1（1.海军航空大学研究生大队，山东烟台264001；2.海军航空大学导弹总体与发动机教研室，山东烟台264001）摘要：为了研究端羟基聚丁二烯（HTPB ）推进剂三点弯曲过程裂纹尖端细观损伤特点，采用扫描电镜对裂纹尖端动态损伤过程进行了观察。
建立了基于子模型的推进剂三点弯曲多尺度模型，实现了三点弯曲试件宏观变形和裂纹尖端细观损伤的有效计算，并从试验和数值模拟两个角度分析了裂纹尖端损伤过程。
结果表明：推进剂三点弯曲裂纹尖端损伤过程先是裂尖颗粒与基体脱湿，在裂纹尖端附近形成损伤区，随压缩位移的增加，不同颗粒脱湿引起的微裂纹与裂尖汇聚，使裂纹向前扩展；压缩过程中，由于裂纹尖端两端的拉伸作用使裂尖发生钝化。
压缩位移从0增加至1.2mm ，裂纹张开位移从0增加至84.1μm ，并且随压缩位移的增加，其增加的速率也增大；数值模拟结果与试验结果吻合良好。
建立的基于子模型的多尺度数值模型可以有效模拟推进剂三点弯曲试验宏观变形以及裂纹尖端细观损伤过程，为开展推进剂宏细观损伤过程分析提供了一种新方法。
关键词：HTPB 推进剂；三点弯曲；裂纹尖端；损伤过程；子模型中图分类号：TJ76；V19文献标志码：ADOI ：10.11943/CJEM20191871引言端羟基聚丁二烯（HTPB ）推进剂广泛应用于各类固体火箭发动机，发动机中推进剂药柱的形状复杂，在机械载荷的作用下，在某些关键部位产生损伤从而萌生裂纹。
裂纹的产生导致发动机的燃面增大，进而影响发动机工作过程［1-2］，因此对推进剂裂纹的研究一直是人们关注的重点。
张亚［3］研究了某型复合固体推进剂在Ⅰ‐Ⅱ复合型裂纹下的断裂行为，得到了不同裂纹倾斜角下裂纹扩展开裂角和断裂载荷。
龙兵［4］研究了高应变率下HTPB 推进剂的断裂性能，发现推进剂的动态起裂韧性具有明显的应变率敏感性，应变率越高，越表现为脆性断裂特征。
泡沫铝的性能研究
泡沫铝的性能研究泡沫铝是一种具有微孔结构的新型材料，它由一系列连续分布的气孔所组成，具有较低的密度、较高的比强度和较好的吸能性能。
它的应用领域非常广泛，涵盖了航空航天、汽车、建筑等多个领域。
本文将对泡沫铝的性能进行研究，分析其物理、力学和热学性能，并讨论其应用前景。
首先，泡沫铝的物理性能非常优越。
由于其具有连续分布的气孔结构，泡沫铝的密度较低，一般在0.2-0.8g/cm³之间，相比于实心金属材料显著减小。
这种低密度使得泡沫铝具有优异的浮力，使其在水中或其他液体中具有良好的浮力特性。
此外，泡沫铝还具有较好的导热性能，由于气孔结构的存在，热量传递自由度增大，使得泡沫铝具有较低的热传导系数。
其次，泡沫铝还具有良好的力学性能。
泡沫铝的亲密堆积，使得它具有较好的抗压性能和抗弯性能。
通过控制泡沫铝的孔隙率和孔径分布，可以调控其力学性能，使其在不同应力条件下具有不同的力学特性。
泡沫铝的比强度（比重与抗压强度之比）较高，使得它具有较好的吸能能力和耐用性。
这也使得泡沫铝在汽车碰撞、航空航天领域的结构件中得到广泛应用。
最后，泡沫铝的热学性能也是其研究的重要方向之一、泡沫铝的气孔结构使得其可以较好地阻挡热传导，具有较低的热传导系数。
这使得泡沫铝在热隔离和热保护领域具有广泛应用前景。
此外，泡沫铝还具有较好的吸音性能，使其在建筑领域中可以用作吸音材料。
总之，泡沫铝作为一种新型材料，具有诸多优异的性能，包括物理性能、力学性能和热学性能。
通过研究和优化其孔隙结构和孔径分布，可以调控其性能，满足不同领域的需求。
随着技术的不断发展，泡沫铝在航空航天、汽车、建筑等领域的应用前景将更加广阔。
泡沫铝三明治板失效模式的研究
泡沫铝三明治板失效模式的研究祖国胤;卢日环;刘佳;马幸江;韩明博;彭飞【期刊名称】《功能材料》【年(卷),期】2014(000)009【摘要】对采用包套轧制工艺及胶粘工艺制备的泡沫铝三明治板进行了准静态三点弯曲实验，分析了材料的变形行为及界面结合强度与失效模式间的关系。
研究结果表明，包套轧制法制备的三明治板的极限载荷明显高于胶粘三明治板，具有界面冶金结合特征的泡沫铝三明治板的失效特征体现为剪切失效与面板凹陷共同作用。
通过叠加原理修正了相关的模式公式，该模型具有较高的精度，可对预测三明治板极限载荷提供理论依据。
【总页数】4页(P9084-9087)【作者】祖国胤;卢日环;刘佳;马幸江;韩明博;彭飞【作者单位】东北大学材料与冶金学院，沈阳110819;东北大学材料与冶金学院，沈阳 110819;东北大学材料与冶金学院，沈阳 110819;东北大学材料与冶金学院，沈阳 110819;东北大学材料与冶金学院，沈阳 110819;东北大学材料与冶金学院，沈阳 110819【正文语种】中文【中图分类】TG335.58【相关文献】1.泡沫铝三明治板的研究与应用进展 [J], 刘彦强;樊建中;马自力;杨必成;聂俊辉;魏少华;郝心想;邓凡2.泡沫铝芯三明治板的粉末冶金制备及其板/芯界面研究 [J], 梁晓军;朱勇刚;陈锋;何德坪3.应力波在泡沫铝夹层三明治板中传播规律的数值研究 [J], 胡亚峰;顾文彬;刘建青;王怀玺;黄鹤;徐景林4.泡沫铝三明治板冲压成形数值模拟分析 [J], 陈盛贵;罗剑英;邓世春;孙振忠5.阻尼层对泡沫铝芯三明治板隔声特性的影响分析 [J], 张春岩;沈火明;王瑞乾;张玉梅;肖新标因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
泡沫铝小变形压缩的有限元模拟分析
２３期苏华冰，等：基于统计孔径的泡沫铝小变形压缩的有限元模拟分析图４所示。
收钽应变图４线性强化弹塑性材料应力·应变曲线建立一个对泡沫铝块进行压缩实验的二维模型。
考虑到模型的尺寸效应，避免小尺寸带来的随机性和不稳定性，要求模型面积不能太小。
但是，如果模型的面积大，则划分的单元多，运算的时间也会大大地加长。
因此，２一Ｄ模型采用２０ｍｍＸ３０ｍｍ的面积，平面模型上每个方向的最小尺寸为最大孔径的８倍、平均孔径的２０倍以上。
表２泡沫铝基体材料性能建立的模型如图５所示，由三部分组成，中间部分是泡沫铝试件，底下是同定的垫板，顶面是只能产生竖直向下位移的压板。
压板和垫板的弹性模量约为泡沫铝基体材料的１００倍，而且厚度相对泡沫铝部分较小，所以施加在压板上的竖向位移荷载可以看成只作用在泡沫铝上，压缩变形几乎由泡沫铝部分承受。
模型设定的材料属性如表２所示。
图５泡沫铝压缩实验模型图６网格划分后的泡沫铝局部模型网格划分采用智能网格划分。
智能网格划分在小孔周围，曲率较大的地方将自动进行网格加密。
网格划分等级采用２级。
划分网格后的局部模型如图６所示。
３．２模型应力分析对压板施加位移荷载。
这里以相对密度为ｏ．３的模型为例，对压板施加向下（ｙ轴负方向）的竖向位移。
考虑到要避免模型单元的畸变过大，对模型施加３．８％的压缩应变。
其戈方向应力、Ｙ方向的应力、第一主应力、第三主应力云图（模型局部）如图７～图１０所示。
图７髫方向应力云图图８Ｙ方向应力云图图９第一主应力云图图ｌＯ第三主应力云图图７和图８中，以孔隙为中心，上下孔壁较多地表现为拉应力（红黄色），左右孔壁则较多地表现为压应力（蓝绿色），说明上下孔壁多处于受拉状态，左右孔壁多处于受压状态。
图９为第一主应力云图，表现为拉应力，较大值（红黄色）大多出现在孔隙的上下孔壁。
这些出现科学技术与工程９卷第一主应力较大值的孔壁大致可以连成一条条的横向受拉带。
图１０为第三主应力图，表现为压应力，较大值（蓝绿色）出现在孔隙的左右孔壁。
冲击载荷下泡沫铝夹芯防护结构的侵彻动力学行为研究
冲击载荷下泡沫铝夹芯防护结构的侵彻动力学行为研究泡沫铝夹芯板结构的特点是轻质、高比刚度，并具有良好的冲击波散射性能，被广泛应用于航空航天、军用汽车、船舶制造以及核工业等领域。
作为一种轻质复合装甲，不可避免地经常遭受子弹及爆轰产物、破片的冲击，只有清楚了解其抗侵彻性能，才可以使其充分发挥自身的防护能力。
为了进一步探讨泡沫金属夹芯板防护装甲的抗侵彻性能，本文从实验研究、理论建模与数值模拟三个方面对不同弹头的子弹撞击作用下泡沫铝夹芯板防护装甲的动态响应问题进行了系统深入的研究，取得如下重要成果：通过不同弹头的子弹对泡沫铝夹芯板的侵彻实验，研究了其在子弹撞击下的变形模式和侵彻失效问题，以及泡沫铝夹芯板抗侵彻性能与弹头形状、芯层厚度及面板厚度等参数的关系。
研究发现：侵彻所导致的变形和损伤主要集中在子弹头部下方区域发生，而在径向方向上几乎没有发生变形和损伤。
增加芯层厚度或面板厚度均能有效提高泡沫铝夹芯板的抗侵彻性能。
夹芯板对平头弹的抗侵彻性能最好，对球头弹的抗侵彻性能次之，对锥头弹的抗侵彻性能最弱。
建立了泡沫金属夹芯板厚靶在不同弹头的子弹撞击下的多阶段侵彻动力学理论模型，得到了侵彻阻力和瞬时速度等物理量的解析解。
并在此基础上研究了子弹几何尺寸、芯层密度、子弹入射速度等参数与能量吸收的关系。
同时应用非线性结构动态响应分析有限元程序对子弹侵彻不同面板组合、不同尺寸的泡沫铝夹芯板防护装甲的全过程进行了数值模拟，研究了其变形和失效过程，并探讨分析了影响夹芯板抗侵彻性能和整体吸能特性的参数。
结果表明：夹芯板的抗侵彻性能随着芯层密度、芯层厚度的增加而增加，夹芯板的能量吸收也随着子弹初始速度和直径的增加而增加。
夹芯板的抗侵彻性能和整体吸能特性不仅与面板材料的强度有关，也与不同强度材料的面板前后顺序有关。
文中还对多层防护甲板的抗侵彻性能进行了数值模拟研究，比较了不同数量、厚度、布置方式与层合方式的效果。
研究表明：双层靶板首层的厚度与靶板（除空气层外）总厚度的比值等于0.5时，靶板的抗侵彻性能最弱，当比值等于0.25时，靶板的抗侵彻性能最好。
泡沫钢的制备及三点弯曲性能
泡沫钢的制备及三点弯曲性能孙亚东;周芸;郭坤山;杨一群;李和汀;左孝青【摘要】In order to fabricate steel foams with high porosity,uniform pore structure and high-performance, steel foams with different porosities and cell sizes were fabricated by a sintering-dissolution process using 316L stainless steel powder as raw material and CaCl2 as pore forming agent, and steel foam-sandwich panels were fabricated by physicalbonding.Three-point bending tests were carried out to explore the bending performance of steel foam and steel foam-sandwich panels.The influence of the porosity and cell size of foam sample on the bending load was analyzed and discussed,and the bending strength of steel foam-sandwich panel was compared with steel foam sample.The results show that the bending deformation of steel foam is started at the weakest cell wall firstly,then the cracks are initiated and propagated,eventually the macroscopic fracture is caused.For steel foam-sandwich panels,the maximum load is reduced from 2345 N to 1254 N when the porosity is increased from 69.4% to 82.5%,whereas the maximum bending load of steel foam-sandwich panels is increased by 15%-43% with the same porosity.When the cell size is increased from 1.9 mm to 3.9 mm and the porosity is about 73%,the maximum bending load is reduced from 2070 N to 1528 N,whereas the maximum bending load of steel foam-sandwich panels is increased by 15%-28% with the same pore size.Under the same porosity and pore size,the steel foam-sandwich panels have excellentresistance to bending at least 15% higher than the steel foam.%为了制备孔隙率较高、孔结构均匀、性能优良的泡沫钢板及夹芯复合板,以316L不锈钢粉为原料,CaCl2为造孔剂,采用粉末冶金烧结-溶解法制备不同孔隙率、孔径的泡沫钢,并用物理粘接法制备泡沫钢夹芯复合板.通过对泡沫钢板和夹芯复合板进行三点弯曲实验研究两者的抗弯曲性能.观察泡沫钢板的三点弯曲变形过程,分析孔隙率和孔径对泡沫钢板和夹芯复合板抗弯曲性能的影响,对比两者的极限抗弯载荷变化.结果表明:泡沫钢板的变形首先从薄壁不规则的孔壁开始,形成裂纹并进行扩展,最终导致宏观断裂;对于泡沫钢夹芯复合板,当孔隙率从69.4%增加至82.5%时,其所能承受的极限载荷从2345 N下降至1254 N,在相同孔隙率下,相比于泡沫钢板,夹芯板承受的极限弯曲载荷提升了15%~43%;当孔径从1.9 mm增加至3.9 mm,孔隙率约为73%时,其所能承受的极限弯曲载荷从2070 N下降至1528 N,与泡沫钢板相比,相同孔径下,夹芯板承受的极限弯曲载荷提升了15%~28%;在孔隙率和孔径相同条件下,泡沫钢夹芯复合板的抗弯承载能力比泡沫钢板提高15%以上.【期刊名称】《航空材料学报》【年(卷),期】2017(037)004【总页数】7页(P77-83)【关键词】316L不锈钢;造孔剂;泡沫钢;泡沫钢夹芯复合板;三点弯曲【作者】孙亚东;周芸;郭坤山;杨一群;李和汀;左孝青【作者单位】昆明理工大学材料科学与工程学院,昆明650093;昆明理工大学材料科学与工程学院,昆明650093;昆明理工大学材料科学与工程学院,昆明650093;昆明理工大学材料科学与工程学院,昆明650093;昆明理工大学材料科学与工程学院,昆明650093;昆明理工大学材料科学与工程学院,昆明650093【正文语种】中文【中图分类】TB34泡沫钢是金属多孔材料研究领域中新近开发的一种新型结构功能材料。
泡沫铝材料的制备与有限元模拟
泡沫铝材料的制备与有限元模拟泡沫铝材料是一种轻质、高强、具有良好吸声和隔热性能的新型功能材料。
由于其独特的优点，泡沫铝材料在许多领域都具有广泛的应用前景，如汽车、航空航天、建筑和国防等。
因此，研究泡沫铝材料的制备技术与有限元模拟对其性能的影响具有重要意义。
泡沫铝材料的制备方法主要有物理发泡法、化学发泡法和机械搅拌法等。
其中，物理发泡法是最常用的方法，其工艺流程如下：将混合物放入模具中，置于一定温度和压力条件下；发泡剂分解产生气体，导致混合物膨胀，形成泡沫铝材料；通过观察泡沫铝材料的泡孔结构，发现泡孔大小、分布和密度等因素对其性能有较大影响。
同时，泡沫铝材料的力学性能也表现出明显的各向异性，其中沿垂直于泡孔方向的性能较好。
有限元模拟是一种常用的数值分析方法，可以用来预测泡沫铝材料的性能。
在有限元模拟过程中，需要选择合适的材料模型、边界条件和有限元软件。
其中，材料模型需要考虑泡沫铝材料的弹性模量、泊松比和密度等参数；边界条件需要考虑材料的受力情况；有限元软件可选择ANSYS、SolidWorks等。
通过有限元模拟，可以得出泡沫铝材料的应力、应变和疲劳寿命等性能指标。
在应力分析中，发泡剂的加入使得泡沫铝材料的应力水平显著降低；在应变分析中，泡沫铝材料的应变主要发生在泡孔内，并且沿泡孔方向的应变最大；在疲劳寿命分析中，泡沫铝材料的疲劳寿命随着泡孔密度的增加而降低。
通过对泡沫铝材料的制备与有限元模拟研究，发现制备过程中的发泡工艺对泡沫铝材料的性能具有重要影响。
同时，有限元模拟结果表明，泡沫铝材料的应力、应变和疲劳寿命等性能指标受到泡孔结构、密度等因素的影响。
然而，目前的研究还存在一些不足之处，如制备过程中工艺参数的控制、有限元模拟中材料模型的精度等问题需要进一步探讨。
为了更好地应用泡沫铝材料，未来的研究方向可以从以下几个方面展开：优化制备工艺：进一步研究发泡工艺中的关键参数，如发泡剂类型、温度和压力等对泡沫铝材料性能的影响，为实现制备过程的优化提供依据。
有限元模拟在泡沫铝力学性能研究上的应用现状与展望
２ １ 年第 １ ０２ 期
力一 应变关系随泡沫铝几何参数和应变率 的变化规
律 与多 数相 关参 考 文献 的实验 研究 结果 一 致 ， 明 说 有 限元仿 真方法 的可 信性Ｉ。 ｎ 】 太 原 科 技 大学 的王 录才 、 王艳 丽 等 ， 泡 沫 铝 把 孔 穴 假设 成 为理 想 的 正 四 面体 、 正八 面体 、 四面 十 体结 构 ， 用有 限元程 序包 Ｄ Ｆ Ｒ ３ Ｅ Ｏ Ｍ一 Ｄ进 行 准静 态 压 缩试 验 的有 限元 模 拟 ， 到 纯铝 和铝 硅 合金 基 体 得 正 四面体 、 八 面体 、 四面 体单 元 模 型 的压 缩 载 正 十 荷一 时间 曲线 、 应力 一 间曲线 、 时 应变 一 间 曲线 和应 时 力 一 变 曲线 。证 明基体 材料 对 泡沫 铝 的性 能影 响 应
分析 各 向异 性对 大 变形 下 的压 缩行 为 的影 响 ， 有 还
吸收效 果 好 ，十 四面 体单 元模 型更 符 合 实际 情况 ，
采用铝 的各种合金将会提高泡沫金属的力学性能 。 同时还 采 用 圆孑假 设 、 匀化 假设 和 滑动 库仑 假 设 Ｌ 均 对 宏 观 整体 模 型 进 行模 拟 ， 到 不 同孑 径 、 同材 得 Ｌ 不
用 近似 泡 沫 铝 结 构 的 有 限元 模 型来 代 表 真 实 泡 沫 铝， 因此 必 然 导致 结 果 的偏 差 ， 怎样 选 择 和建 立 更
东 南 大 学 的 王洪 霞 将 泡 沫 铝 视 为 具 有 高 密 度 缺 陷 的金属 ， 设 孑 洞均 匀 分 布 ， 假 Ｌ 选用 工业 纯 铝 为 基 体 材 料 ，采 用 幂 强化 塑 性 模 型 利 用 Ａ Ｓ ＳＬ — Ｎ Ｙ ／Ｓ
（ 太原科技 大学 ， 山西 太原
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Equipment Manufacturing Technology No.09，2018泡沫铝材料具有相对密度低、质量轻、比表面积大、比力学性能高、阻尼性能好的结构特点，同时具有轻质、吸声、隔声、吸能、减震、电磁屏蔽等多种优良性能。
泡沫铝的概念最早由美国人B.Sosnick 等提出[1]，随后日本、德国、中国等开始投入研究。
泡沫铝夹芯板具有轻质、高比强度和比刚度的突出特点，并且具有良好的吸能、减震及电磁屏蔽等性能，在汽车制造、轨道交通、航空航天、海运等领域有着广阔的应用前景。
对于泡沫铝夹芯板而言，弯曲是最常见的承载形式，因此需要研究泡沫铝夹芯板的抗弯强度。
Zarei 等对弯曲载荷下的泡沫铝夹芯板进行了实验和数据研究[2]。
查海波等对泡沫铝层合梁的弯曲性能进行了实验研究，指出其具有良好的复合性能[3]。
范爱琴等通过准静态三点弯曲测试了不同芯层厚度的泡沫铝夹芯板的刚度，获得了载荷-位移曲线和失效形貌[4]。
本工作是对钢板为上下面的泡沫铝夹芯板进行了三点弯曲试验，用ABAQUS 仿真模拟了泡沫铝夹芯板的三点弯曲过程及其失效模式，并将试验和仿真结果进行了比较。
1试验1.1试验材料及准备泡沫铝夹芯板的芯层是7050基体泡沫铝，面板用304不锈钢板。
采用线切割将泡沫铝切割成厚度为15mm ，150mm ∗30mm 的板，钢板切割成厚度为1mm ，150mm ∗30mm 的板。
制作泡沫铝夹芯板时为了得到更好的粘结性能，首先使用砂纸打磨粘结面并用清水清洗，然后将其置于120°C 恒温下的电烤箱中烘烤4h.再使用丙酮清洗泡沫芯体和钢面板表面；将配好的环氧树脂粘结剂均匀的涂抹在面板和芯体上粘结成试样；将粘结好的泡沫铝夹芯板放在刷了环氧树脂脱模剂的托盘上，并在试样上放置特制压具对其施压，把托盘置于恒温80°C 的电烤箱中加热2h ，加热结束后把试件放在室温下冷却48h.实验制得的泡沫铝夹芯板如图1（a ）所示。
1.2试验过程本实验采用WDW-50E 微机控制电子万能试验机对泡沫铝夹芯板进行三点弯曲试验。
如图1（b ）所示，两个支座之间的长度L 是80mm ，两边悬臂梁的长度H 都是35mm ，压头和支座的直径d 都是10mm ，泡沫铝夹芯板的宽度b =30mm ，芯层泡沫铝的厚度c =15mm ，面板的厚度t =1mm.压头以2mm/min 的位移载荷向下压泡沫铝夹芯板，计算机会记录加载的压力P 和下压的位移S .（续下图）泡沫铝夹芯板的三点弯曲实验研究和仿真模拟王冬，闫畅，宋绪丁（长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室，陕西西安710064）摘要：泡沫铝夹心板是一种新型复合材料，具有低密度、高比强、高比刚度、吸能减振、隔热、隔音等性能，可广泛用于航空航天、机械工业、汽车等领域。
本文对泡沫铝夹芯板在三点弯曲载荷下的变形特性进行了试验研究和数值模拟。
基于有限元软件ABAQUS 建立了泡沫铝夹芯板的三维有限元模型，并采用扩展有限元法（XFEM ）对模型在三点弯曲过程中的破坏模式进行了模拟。
模拟的结果和试验结果基本吻合。
关键词：泡沫铝夹芯板；三点弯曲试验；数值模拟中图分类号：TG146.2文献标识码：A文章编号：1672-545X （2018）09-0094-02收稿日期：2018-06-30基金项目：中央高校基金项目（310825175007；310825163407；310825161001）作者简介：王冬（1994-），男，山西运城人，硕士，主要研究方向：新型材料及加工工程。
（a ）泡沫铝夹芯板试样94《装备制造技术》2018年第09期（接上图）1.3试验结果及结论图2（a ）是泡沫铝夹芯板三点弯曲试验的结果图。
由图可知泡沫铝夹芯板的芯层出现了裂纹，裂纹是在压头下方，芯层和下面板结合的附近开始产生，并指向压头的方向。
可知试验的失效模式为芯体剪切。
图2（b ）是泡沫铝夹芯板的载荷-位移曲线。
由图可知，曲线在O ~A 区间内呈线性增长，这个阶段是弹性变形阶段。
载荷曲线在线性增长后进入屈服阶段，然后在A ~C 区间内载荷呈非线性变形，此阶段是芯层泡沫铝孔结构的断裂和倒塌，这个过程泡沫铝充分发挥了吸能特性。
C 点之后曲线迅速下降，表示夹芯板芯层内部发生了强烈的孔系结构的破坏或者芯层断裂。
2有限元模拟2.1有限元模型利用ABAQUS 建立如图1（b ）所示的几何模型。
泡沫铝夹芯板芯层和面板均采用三维实体单元C3D8；压头和支座采用解析刚体；面板和芯层的结合面用绑定约束，确保它们不会脱离；压头和支座与面板的接触设置为面面接触，接触面的切向摩擦系数为0.2，法向是硬接触；将支座完全固定，压头上施加位移载荷。
其中芯层泡沫铝是以7050铝合金为基体发泡形成，面板是304不锈钢钢板，它们的材料参数见表1.采用扩展有限元法（XFEM ）来模拟泡沫铝夹芯板三点弯曲失效时的裂纹模型。
分析采用静态分析。
2.2模拟结果图3（a ）是泡沫铝夹芯板在三点弯曲载荷下的应力云图，可以看出仿真结果和试验结果基本吻合。
都是在压头下方，芯层和下面板结合的附近开始产生裂纹，并且裂纹指向压头的方向。
图3（b ）给出了泡沫铝夹芯板三点弯曲时压头的载荷-位移曲线。
由图可知，数值模拟的载荷位移曲线和试验的大致相同，都经历了三个阶段：弹性变形阶段，即线性增长阶段；屈服阶段，即非线性变形阶段；快速下降阶段，即完全破坏阶段。
3结论使用粘结法制备泡沫铝夹芯板，在电子万能试验机上进行了三点弯曲试验，并用ABAQUS 做了三图2泡沫铝夹芯板的三点弯曲试验结果及载荷-位移曲线（b ）载荷位移曲线sampleACB4.03.53.02.52.01.51.00.50.0510152025Displacement （S ）（mm ）表17050铝合金和304不锈钢材料参数材料密度ρ/(t/mm 3)杨氏模量E /MPa 泊松比μ屈服强度σ/MPa7050铝合金 2.83×10-9600000.33420304不锈钢7.93×10-91930000.28206（a ）三点弯曲仿真应力云图图1泡沫铝夹芯板试样及三点弯曲示意图（b ）泡沫铝夹芯板结构尺寸P dd d ct tHbP/2P/2H（a ）三点弯曲试验结果裂纹图3泡沫铝夹芯板的三点弯曲仿真结果及载荷-位移曲线（b ）载荷位移曲线300025002000150010005000Displacement （S ）（mm ）24681012（下转第110页）95Equipment Manufacturing Technology No.09，2018Pulling Speed and Coating Thickness for Coating of Hot Dip AluminizingMO Ji-hua 1，2，SHANG Guan-qi 1，XIAO Gang 1，LU Yu-heng 1，HUANG Cai-min 1，ZENG Jian-min 1，2（1.Ministry-province Jointly-constructed Cultivation Base for State Key Laboratory of Processingfor Non-ferrous Metal and Featured Materials ，Guangxi University ，Nanning 530004，China ；2.School of Resources ，Environment and Materials ，Guangxi University ，Nanning 530004，China ）Abstract ：Hot dip aluminizing is one of the effective surface protection methods for steels.It is being gradually putinto use in a certain scale ，while there are few documents on the mathematical model for hot dip process of alu -minizing.In this paper ，to describe the correlation among the coating thickness ，pulling speed and solidification time of the coating ，the mathematical models were established according to Navier-Stokes equation and heat trans -fer principle.And experiments were carried out to validate the models.In the experiments ，the pure aluminum melt was purified at the temperature of 730℃.Cook-Norteman method was used in pretreatment.The temperature of molten aluminum was set to 690℃and the dipping time was set to 3min.A direct current motor with stepless speed variation was used to adjust the pulling speed.The results indicate that the coating thickness is proportional to the square root of pulling speed ，for the Q235steel plate ，and that there is a linear relationship between coat -ing thickness and solidification time when the speed is lower than 0.12m/s.The results are in good agreement with what the theoretical models predict.Key words ：hot dip aluminizing ；coating thickness ；model ；pu uspeed ；solidification ；heat transferSimulation and Experiment Research on Aluminum Foam SandwichWANG Dong ，YAN Chang ，SONG Xu-ding（Key Laboratory of Road Construction Technology and EquipmentEducation of Chang ’an University ，Xi ’an710064，China ）Abstract ：The aluminum foam sandwich panel is a new composite material with low density ，high specific strength ，high specific stiffness ，energy absorption ，vibration ，heat insulation and sound insulation.It can be widely used in aerospace ，machinery industry ，automotive and other fields.In this paper ，The deformation characteristic on three-point bending of aluminum foam sandwich panels were investigated by the experimental observation and numerical simulation.The three-dimensional finite element simplification model for aluminum foam sandwich panels was es -tablished by finite element software ABAQUS ，and the failure mode of the model in the three-point bending pro -cess was simulated by the extended finite element method (XFEM).The simulation result is basically consistent with the test result.Key words ：aluminum foam sandwich ；three-point bending ；numerical simulation点弯曲仿真模拟；试验结果和仿真结果基本吻合，并得到以下结论：（1）三点弯曲过程分为三个阶段：弹性变形阶段、屈服阶段和完全破坏阶段。