【摘 要】
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为探索泡沫铝材料应用于结构减振领域的可能性,本文以泡沫铝及泡沫铝/聚氨酯复合材料为基本研究对象,开展了材料层次的单调压缩和拉压循环试验以及构件层次的钢管复合柱抗震
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为探索泡沫铝材料应用于结构减振领域的可能性,本文以泡沫铝及泡沫铝/聚氨酯复合材料为基本研究对象,开展了材料层次的单调压缩和拉压循环试验以及构件层次的钢管复合柱抗震性能试验研究。主要研究工作及相关成果如下:1.试验研究了三种不同孔径(5~6mm、7~8mm和9~10mm)、高径比均为1的球形通孔泡沫铝及其复合材料(共24个试件)的单调压缩力学性能。描述了球形通孔泡沫铝及其复合材料压缩全过程中的关键受力特征,对比分析了各试件的应力-应变曲线,结果表明:泡沫铝及其复合材料在单调压缩时的力学性能都呈现出明显的三阶段受力特性:弹性阶段、塑性平台阶段和密实化阶段。孔径为7~8mm的泡沫铝及其复合材料受力性能最为稳定。聚氨酯材料的加入,较大程度地延缓了泡沫铝的破坏。在塑性平台阶段,聚氨酯充分发挥作用,对泡沫铝的强度、刚度和变形能力均有所贡献。2.试验研究了孔径为7~8mm、三种不同高径比(1、1.5和2)的球形通孔泡沫铝及泡沫铝/聚氨酯复合材料(共18个试件)在不等幅拉压循环荷载作用下的力学性能(共18个试件)。对比分析了泡沫铝及其复合材料拉压循环荷载下的承载力、变形和滞回耗能特征等,结果表明:在工程应变范围内,粘弹性材料聚氨酯的加入可以有效提升纯泡沫铝的承载力和耗能能力;随着高径比的增加,纯泡沫铝的承载力和耗能能力也随之提高。3.试验研究了钢管柱、钢管-泡沫铝复合柱以及钢管-泡沫铝/聚氨酯复合柱(3个柱构件)的抗震性能,对比分析了试验柱的承载力、变形和耗能能力等。结果表明:填充泡沫铝及复合材料可以延缓或避免钢管过早地发生局部屈曲。与空钢管柱相比,钢管-泡沫铝复合柱和钢管-泡沫铝/聚氨酯复合柱构件在低周往复荷载作用下的承载力、刚度、延性和耗能能力均有不同程度提高,其中钢管-泡沫铝/聚氨酯复合柱提高较大。说明填充球形通孔泡沫铝及泡沫铝/聚氨酯复合材料,在一定程度上可以提升空钢管柱的抗震性能。
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