泡沫铝填充金属薄壁圆管侧向压缩的实验和理论
Experimental and Theoretical Study of Lateral Compression on Aluminium Foam-filled Thin-walled Metal Tubes

摘要 利用实验研究与理论分析相结合方法研究了泡沫铝填充金属薄壁圆管在准静态侧向压缩下的力学响应。基于能量法，建立了泡沫铝填充圆管和金属薄壁圆管在侧向均匀压缩时的瞬时侧向力、平均侧向力和总吸能的理论公式。对泡沫铝填充管与金属薄壁圆管进行了准静态侧向压缩实验，并且将实验结果与理论公式进行了对比，结果表明理论预测值与实验结果吻合较好。基于建立的理论分析模型，研究了管的几何尺寸以及泡沫铝材料的密度对结构的瞬时侧向力、平均侧向力、总吸能和比吸能的影响。结果表明，在准静态侧向压缩下，泡沫铝填充管的总吸能大于对应的金属薄壁圆管；泡沫铝填充管的侧向压缩力和总吸能随管长度、壁厚和直径的增加而增大；当填充材料泡沫铝密度增大时，填充管的总吸能与侧向压缩力均增加