緩衝材料としてのメタルフォームの力学特性

泡沫金属缓冲材料的力学性能

基本信息

批准号：
07650114
负责人：
大塚正久
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Shibaura Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
财政年份：
1995
资助国家：
日本
起止时间：
1995 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-07650114/
关键词：
ハニカムコアアルミニウム合金エネルギー吸収緩衝材料

项目摘要

多孔質材料の一つであるハニカムは多角形セルを2次元的に配列して空間を充填させた構造を有する。このため,衝撃を吸収する緩衛材としての利用が期待できる.既にJRは先頭車両の先端部にアルミニウムハニカムを用い,従来の高い剛性を有する強固な車両を作る思考から,緩衝材を潰して加えられるエネルギーを吸収する車両を作る発想の転換を行っている.将来的には,このような乗り物の設計は乗客の安全を考える点で必要不可欠であり,緩衝材としてのメタルハニカムの諸特性の解明が急務となっている.そこで本研究では,メタルハニカムの低速変形および高速変形におけるエネルギー吸収特性を評価した.市販のアルミニウム合金ハニカムについて静的圧縮試験(インストロン試験機)及び衝撃試験(自作の落錘式試験装置)を行った.まずサンプリングレートの調整を行い,グラフの最適化を行った.得られた荷重-時間曲線から平均の荷重を求め,これと試験後の試験片より得られる変位量よりエネルギー吸収量を算出した.平均プラトー応力は平均荷重から求めた.重量一定のおもりを異なる高さから落下させ,プラトー応力及びエネルギー吸収量の衝突速度依存性を調査した.静的圧縮試験と衝撃試験の比較を行った.アルミニウムハニカムのエネルギー吸収機構はその座屈機構に起因し,プラトー応力は座屈進行時の応力であり,エネルギー吸収量は座屈による変位量と比例関係にある.静的圧縮試験ではどの試験片に関してもプラトー応力は一定値を示し,またエネルギー吸収量は試験片体積との間に明瞭な比例関係を示す.衝撃試験ではプラトー応力は衝突速度に依存し,最大で静的圧縮試験の約1.2倍になる.以上から,アルミハニカムは緩衝材の設計に使用できる.

蜂窝是多孔材料之一，具有一个结构，在该结构中，多边形细胞在两个维度上排列以填充空间。因此，可以预期将其用作吸收性材料。 JR已经在前车的尖端使用了铝制蜂窝，并且改变了创建通过压碎垫子材料吸收能量的车辆的想法。将来，考虑到乘客安全，设计此类车辆至关重要，并且迫切需要阐明金属蜂窝状作为垫子材料的各种特性。因此，在这项研究中，评估了金属蜂窝在低速和高速变形下的能量吸收特性。静态压缩测试（Instron测试机）和撞击测试（内置的跌落重量测试设备）是在市售的铝合金蜂窝的上进行的。首先，调整了采样率并优化了图。获得获得的负载时间曲线并优化了图。计算均匀的负载，并根据测试后从样品中获得的位移计算能量吸收量。平均高原应力是根据平均负载确定的。从不同的高度下降了恒定重量的重量，并研究了高原应力和能量吸收量的影响速率。比较了静态压缩测试和冲击测试。铝蜂窝的能量吸收机制是由于其屈曲机制引起的，高原应力是屈曲期间的应力，并且能量吸收量与由于屈曲而导致的位移量成正比。在静态压缩测试中，高原应力显示所有标本的恒定值，并且能量吸收量显示出与样品体积的明显比例关系。在冲击测试中，高原应力取决于碰撞速度，并且是静态压缩测试的1.2倍。从上面，铝蜂窝可以用于设计缓冲材料。