椰子中果皮吸能特性及其在三明治结构中的应用研究

来源 :湖南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yylove51
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
近年来随着环境的不断恶化,人们开始寻找安全、环保的轻量化车身材料。在自然界中是否存在一种天然可回收的绿色能量吸收材料呢?通过调查研究发现,椰子跌落与地面接触时的速度可以达到60~80km/h,自然满足了汽车安全碰撞法规中的要求,是一种天然的碰撞吸能材料。因此,本文对椰子中的主要吸能材料——中果皮展开研究。  首先,对椰子中果皮的吸能性能和材料参数进行了研究。制作了90 kg/m3~220 kg/m3不同密度的试件,给出了数码显微镜下的微观结构图,并分别对径向、切向和纹理方向(椰子壳纤维)的试件进行了准静态压缩实验,压缩速度为2mm/min。试验结果显示,椰子中果皮在三个不同方向具有不同的力学性能,而它在纹理方向上表现出明显的多孔材料的吸能特性;在切向和径向,椰子中果皮表现了具有类似金属材料的特性。同时,基于实验数据计算得到了椰子中果皮的杨氏模量和泊松比,纹理方向的杨氏模量高于其他两个方向。研究表明椰子中果皮材料是一种潜在的天然能量吸收材料,尤其沿纹理方向,表现出了更好的吸能特性。  其次,对以椰子中果皮为夹芯、金属材料为面板的三明治结构进行了静态实验研究。沿椰子中果皮吸能最好的纹理方向来加工结构的芯层,芯层厚度为厚度为20mm,上下面板选为 SUS304不锈钢和低碳钢,对制作好的夹层结构进行了准静态压缩实验和三点弯曲实验。根据准静态实验结果,得到了峰值力 Fmax和结构总吸能 Ej,并对试件的变形和失效模式进行了分析。此外,对中果皮夹芯的不同面板夹层结构也进行了三点弯曲试验,实验发现当中果皮纤维密度较高时,夹心梁的弯曲强度更好。对比了中果皮夹芯结构与铝合金瓦楞夹层板,结果显示天然环保可回收的中果皮夹芯结构比铝合金瓦楞板具有更好的吸能特性。  最后,对椰子中果皮为夹芯、复合材料为面板的三明治结构进行动态实验研究。在低速冲击试验下,采用椰子中果皮为夹芯、复合材料为面板的夹层结构。结果表明,在质量相似的情况下,试样的夹芯越厚吸能性能越好。增大冲击能量, 试验的载荷位移曲线出现三个峰值,其中后者数值大于前者。研究发现失效损伤模式为:(1)基体损伤(基体开裂);(2)面板与夹芯剥离;(3)上下面板处纤维断裂;(4)由于冲头击穿,夹芯发生剪切破坏。  椰子跌落与地面接触时的速度自然满足了汽车安全碰撞法规中的要求,是一种天然的碰撞吸能材料。研究表明:椰子中果皮沿纤维方向具备更加优越的吸能特性,对比发现椰子中果皮夹芯三明治结构比铝合金瓦楞结构具有更好的吸能特性。今后在车身材料选取方面,可以充分考虑自然界中的绿色环保高性能材料,更好地实现安全、环保和节能的设计理念。
其他文献
随着我国经济的高速增长,各行业用电量的需求不断增大,电网的建设与维护越来越受到重视,绝缘子是架空高压线的重要组成部分,其能否安全运行直接决定了电力系统的稳定性。由于
混凝土泵车行业的蓬勃发展迫使国内各大泵车企业开发、研制符合国内工程要求的,具有自己专利的产品,然而混凝土泵车结构复杂,如今还没有一套完整、全面的总体设计方法应用于
现如今,社会对于电力资源的需求量越来越大,电网企业基建工程项目逐渐增多,需消耗大量的建设成本,必须加强基建项目全过程财务管理,保障工程投资效益.本文对电网基建工程的特
齿轮传动是机械系统中应用最为广泛的传动形式,其动力学分析和振动控制一直受到人们的重视。特别是近几年来为满足航空、航天、机器人等工业技术发展的需要,对齿轮传动的精度、振动、噪声和可靠性等提出了更为苛刻的要求。齿轮传动系统实质是一个非线性系统,因此只有对它进行非线性的动力学分析和非线性振动控制研究,才能满足对齿轮传动系统提出的高精度、小振动和低噪音的要求。 本文针对三自由度齿轮传动系统,利用集中
铣削加工作为钛合金薄壁件加工主要的加工方式,广泛的应用在航空航天领域。颤振是在铣削加工过程中出现的一种不稳定现象,严重影响钛合金薄壁件加工质量和生产效率的提高,还
随着我国企业中管理会计的广泛应用,使得其成为现代企业经营管理的一个重要组成部分,目前我国企业都在进行改革,而越来越多的企业开始认识到管理会计的重要性,但是却经常会将
企业的不守法经营及会计信息的失真在很大程度上都表现为企业内控管理的缺失,现代企业制度下,内控管理已成为企业赖以生存和发展的有效管理工具,而会计监督是内控管理的主要
近年来,我国经济不断发展变化,2019年及以后的两三年,我国经济都将面临较大的下行压力,一言概之“稳中有变,变中有忧”.众所周知,建筑行业正处于行业洗牌前期,建筑企业早已进