泡沫铝芯体夹层板的冲击力学性能研究
泡沫铝芯体冲击力学性能试验研究
ｔ ｒ ｅ ｃ ｍ ｐ ｅ ｓｏ ｔａ ｎ ｓ ｒ ｓ ｕ ｖ ｓ ａ ｅ ｓｍ ｉ ｒ ｔ ｈ ｔｏ ｈ ｏ ｍ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉ ｄ ｂ ｈ ｅ ｉ— ｈ ｅ ｏ ｒ ｓ ｉ ｎ ｓ ｒ ｉ ｔ ｅ ｓｃ ｒ ｅ ｒ ｉ ｌ ｏ ｔ ａ ｆｔ ｅ ｆ ａ ｃ ａ ａ ｔ ｒｚ ｙ ｔ ｒ ｅ ｄ ｓ ａ ｅ
ｔｎ ｔｒ ｇ ｏ ｉ ｃ ｅ ｉ ｎｓ：ａ ｌ ｓ ｉ ｅ ｏｎ，ａ ｃ ｌｐｓ ｅ ｏｎ ａ ｅ ｓ ｆｃ ｔｏ ｅ ｉ ｎ．Ｆｏａ ｅ ｕｍｉ ｍ ｓａ ｎ ｅ ａ ｔｃ ｒ ｇｉ ｏｌａ ｅ ｒ ｇｉ ｎｄ ｄ ｎ ｉｉａ ｉ ｎ ｒ ｇ ｏ ｍ ｄ ａｌ ｎｕ ｉ ｋｉ ｄ ｏｆｅ ｅ ｌ ｎｔｍ ａ ｅ ｉ ｌｏｆｅ ｅ ｇｙ ａ ｓ ｐｔｏ ｎ ｘｃ ｌｅ ｔ ｒａ ｎ ｒ ｂ ｏｒ ｉ ｎ，ａ ｄ ｔ ｅ ｃ ｐ ｃ ｔ ｎｈ ｎ ｅ ｓ ｔ ｎｃ ｅ ｓ ｎ ｔ ｅ ｎ ｈ ａ ａ ｉｙ ｅ ａ ｃ ｓ ａ ｈｅ ｉ ｒ ａ ｅ ｉ ｈ
关键词 ： 沫铝材料 ； 泡 冲击 试 验 ； 复 冲 击 ； 能 特 性 反 吸 中 图 分 类 号 ： ３ ０ ９ 文 献标 识 码 ： Ｂ
Ｍ ｅ ｈ ｎｉ ａ ａ ｙ ｉ ｆＦｏ ｍ ｅ ｍ ｉ ｕ ｉ ｈ ｃ ｎｇ Ｅｘ ｅ ｉ ｅ ｔ ｃ ａ ｃ ｌＡｎ ｌ ｓ ｓ ｏ ａ ｄ Ａｌ ｕ ｎ ｍ ｎ Ｓ ｏ ｋｉ ｐ ｒｍ ｎ
爆炸冲击作用下泡沫金属材料动态力学特性研究综述
泡沫铝材料抗爆炸冲击问题研究综述摘要：为对泡沫铝材料在抗爆炸冲击方面应用的相关研究有全面的了解，本文从泡沫铝材料抗爆炸冲击问题所涉及到的材料本身动力学特性、材料内部冲击波传播规律和常见的抗爆炸冲击应用的材料结构形式—含泡沫铝的多层结构的抗爆特性三方面出发，对泡沫铝在爆炸冲击作用下的动力学问题的研究现状进行梳理和评价。
研究可为泡沫铝在抗爆炸冲击方面的进一步应用提供有益的借鉴。
关键词：泡沫铝爆炸冲击多层结构1前言泡沫金属材料作为一种含有无序微结构的高孔隙率、低密度的超轻多孔金属材料，具有承载、传热、降噪、电磁屏蔽、减振、吸能等多功能特性。
特别是其在静态和动态载荷下表现出应力平台效应，能吸收大量压缩能量，从而具备优良的缓冲吸能性能，故在军用车辆、舰船以及防护工程结构等防爆炸冲击方面受到广泛的关注。
但在近二十年来对其力学行为所展开的广泛和深入的研究当中，以准静态加载条件下的力学行为研究最为充分，高加载速率、高应变率的动态加载条件下的材料力学行为较为复杂，研究难度也较大。
国内外对泡沫铝材料在爆炸冲击载荷作用下相关问题的研究，主要集中在材料本身的动力学行为（即在冲击作用下，材料变形和失效机制等）和材料内部冲击波的传播两个方面。
本文将从这两方面出发，对泡沫铝在爆炸冲击作用下的动力学问题的研究现状进行梳理，并对其常见应用形式—含泡沫铝的多层结构的抗爆特性展开评述，为泡沫铝在抗爆炸冲击方面的应用提供有益的借鉴。
2爆炸冲击作用下泡沫铝材料动态力学行为研究2.1泡沫铝材料动态应力-应变行为爆炸冲击作用下的泡沫铝材料的动态应力-应变行为的研究主要借助SHPB等试验方法对材料进行动态冲击加载获取相应的应力-应变曲线。
与静态加载条件下的材料应力-应变行为的研究结果不同，泡沫铝动态应力-应变行为的研究，国内外不同学者存在不同的研究结论，甚至是相反的。
大体而言，对于泡沫铝动态压缩力学应力-应变曲线整体特性的描述基本一致，即其应力-应变曲线表现出三个显著的阶段：线弹性区、屈服平台区和致密固化区，这也是高孔隙率泡沫铝材料具有良好吸能特性的原因所在。
空心及PMI泡沫填充铝波纹夹芯梁冲击性能实验研究
空心及PMI泡沫填充铝波纹夹芯梁冲击性能实验研究于渤;韩宾;倪长也;刘剑峰;张钱城;卢天健;慈军;耿丽【摘要】为了提高油罐车罐体在冲击载荷下的强度和耐撞性,提出了两种三明治结构:空心和PMI泡沫填充率波纹夹心结构,来代替传统的均质结构,通过泡沫块冲击实验,对两种构型的三明治夹芯梁的冲击性能进行了研究.通过高速摄影观察了夹芯梁的变形过程,得出了在不同冲击速度下同质量不同芯体结构的夹芯梁后面板所产生位移的时程曲线,考察了两种类型夹芯梁在冲击载荷下的后面板中点位移及各自的变形特点.实验结果表明:空心波纹夹芯梁在速度较高的冲击载荷作用下,前面板在冲击区域发生撕裂,波纹芯体发生较大幅度的压缩;相对于空心夹芯梁,PMI泡沫填充夹芯梁前面板的撕裂和芯体的压缩程度大幅减小,但后面板中点位移较空心夹芯梁更大.由于结构的撕裂在罐车的行进过程中容易扩展并至更严重的破坏,因而填充夹芯结构相对空心结构更具优势.【期刊名称】《西安交通大学学报》【年(卷),期】2015(049)001【总页数】6页(P86-91)【关键词】三明治结构;泡沫填充;动态冲击实验【作者】于渤;韩宾;倪长也;刘剑峰;张钱城;卢天健;慈军;耿丽【作者单位】西安交通大学轻质结构和材料多学科研究中心,710049,西安;西安交通大学机械结构强度与振动国家重点实验室,710049,西安;西安交通大学轻质结构和材料多学科研究中心,710049,西安;西安交通大学机械结构强度与振动国家重点实验室,710049,西安;西安交通大学轻质结构和材料多学科研究中心,710049,西安;西安交通大学机械结构强度与振动国家重点实验室,710049,西安;西安交通大学轻质结构和材料多学科研究中心,710049,西安;西安交通大学机械结构强度与振动国家重点实验室,710049,西安;西安交通大学轻质结构和材料多学科研究中心,710049,西安;西安交通大学机械结构强度与振动国家重点实验室,710049,西安;西安交通大学轻质结构和材料多学科研究中心,710049,西安;西安交通大学机械结构强度与振动国家重点实验室,710049,西安;广东顺德西安交通大学研究院,528300,广东佛山;东莞市永强汽车制造有限公司,523407,广东东莞【正文语种】中文【中图分类】TH117.5由罐车碰撞、翻车等引起的严重交通事故近年来在我国屡见不鲜,造成大量的生命和财产损失。
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。
《泡沫铝合金动态力学性能及其吸能机理的研究》范文
《泡沫铝合金动态力学性能及其吸能机理的研究》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，新型材料的研究与应用在各个领域中显得尤为重要。
其中，泡沫铝合金作为一种轻质、高强度、且具备良好吸能特性的材料，在汽车、航空航天、建筑等领域有着广泛的应用前景。
本文旨在研究泡沫铝合金的动态力学性能及其吸能机理，以期为相关领域的应用提供理论依据。
二、泡沫铝合金的动态力学性能研究1. 实验材料与方法本研究采用不同密度的泡沫铝合金作为研究对象，通过动态力学测试设备进行实验。
在实验过程中，对泡沫铝合金进行不同速度的冲击，以获取其动态力学性能数据。
2. 实验结果与分析（1）应力-应变曲线分析通过对泡沫铝合金进行动态力学测试，得到其应力-应变曲线。
从曲线中可以看出，泡沫铝合金在受到冲击时，具有较高的能量吸收能力。
在低速冲击下，泡沫铝合金表现出较好的塑性和韧性；而在高速冲击下，其应力-应变曲线呈现出明显的平台效应，表明其具有较好的能量吸收性能。
（2）能量吸收性能分析通过对不同密度、不同速度下的泡沫铝合金进行动态力学测试，发现其能量吸收能力与密度和冲击速度密切相关。
在低速冲击下，密度较高的泡沫铝合金具有更好的能量吸收能力；而在高速冲击下，密度较低的泡沫铝合金则表现出更好的吸能效果。
此外，泡沫铝合金的能量吸收能力还与其内部结构、材料组成等因素有关。
三、泡沫铝合金的吸能机理研究1. 吸能机理概述泡沫铝合金的吸能机理主要与其内部结构、材料组成及冲击过程中的变形行为有关。
在受到冲击时，泡沫铝合金内部的孔洞结构能够产生较大的变形，从而吸收大量的能量。
此外，其材料组成中的合金元素也能提高其强度和韧性，进一步增强其吸能能力。
2. 吸能过程分析在低速冲击下，泡沫铝合金主要通过孔洞的压缩、剪切和屈曲等变形行为来吸收能量。
而在高速冲击下，其吸能过程则更加复杂，涉及到材料的动态响应、能量传递与耗散等多个方面。
此外，泡沫铝合金在吸能过程中还会产生一定的热效应和声发射等现象。
船用泡沫铝夹层板在低温下的冲击动态响应研究
船用泡沫铝夹层板在低温下的冲击动态响应研究郭开岭;朱凌;李应刚;余同希;周青文【摘要】泡沫铝夹层板具有良好的动态能量吸收性能,在极地船舶抗冲击防护方面具有巨大的潜在应用前景.文章利用ABAQUS有限元软件,结合准静态拉伸压缩材料试验,建立了船用泡沫铝夹层板的低温动态冲击数值仿真模型,研究了其动态冲击响应与抗冲击性能,并采用Instran 9350落锤冲击试验机对数值仿真模型进行了试验验证.在此基础上,研究了低温和冲击能量对船用泡沫铝夹层板动态冲击响应的影响.结果表明,随着冲击能量的增加,常温和低温条件下船用夹层板的冲击力峰值、最大挠度和最终挠度遵从乘幂增长规律.与常温相比,低温下船用泡沫铝夹层板的面板变形较小,且随着冲击能量的增加,低温的影响更为显著,即船用泡沫铝夹层板在低温下具有更好的抗冲击性能.【期刊名称】《船舶力学》【年(卷),期】2019(023)005【总页数】11页(P591-601)【关键词】船用泡沫铝夹层板;低温;抗冲击性能;数值仿真;实验【作者】郭开岭;朱凌;李应刚;余同希;周青文【作者单位】高性能舰船技术教育部重点实验室(武汉理工大学), 武汉 430063;先进船舶与深海装备研发协同创新中心,武汉 430063;高性能舰船技术教育部重点实验室(武汉理工大学), 武汉 430063;先进船舶与深海装备研发协同创新中心,武汉430063;高性能舰船技术教育部重点实验室(武汉理工大学), 武汉 430063;先进船舶与深海装备研发协同创新中心,武汉 430063;先进船舶与深海装备研发协同创新中心,武汉 430063;香港科技大学力学与航空工程系, 香港清水湾;高性能舰船技术教育部重点实验室(武汉理工大学), 武汉 430063【正文语种】中文【中图分类】U661.720 引言极地船舶在冰区航行，一方面需要经历恶劣的低温环境，另一方面需要承受来自浮冰的撞击。
低温对船用钢的力学性能有一定影响，对船体结构的抗冲击性能也会产生重要影响[1-2]。
《泡沫铝合金动态力学性能及其吸能机理的研究》
《泡沫铝合金动态力学性能及其吸能机理的研究》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，新型材料的研究与应用逐渐成为科研领域的重要课题。
其中，泡沫铝合金作为一种轻质、高强度的材料，在汽车、航空航天、建筑等领域具有广泛的应用前景。
其独特的结构使得该材料在承受动态冲击时，表现出良好的吸能特性。
本文将就泡沫铝合金的动态力学性能及其吸能机理展开深入研究，旨在为该材料在实际应用中的优化提供理论支持。
二、泡沫铝合金的动态力学性能泡沫铝合金的动态力学性能主要表现在其抗冲击性能和能量吸收能力。
在受到动态冲击时，泡沫铝合金能够通过内部结构的变形来吸收大量的能量，从而保护结构不受损坏。
1. 实验方法为研究泡沫铝合金的动态力学性能，我们采用了落锤冲击实验和SHPB（Split Hopkinson Bar）实验等方法。
通过改变冲击速度和样品尺寸，观察并记录泡沫铝合金在受到不同强度冲击时的变形和能量吸收情况。
2. 实验结果实验结果表明，泡沫铝合金在受到动态冲击时，表现出良好的抗冲击性能和能量吸收能力。
随着冲击速度的增加，泡沫铝合金的变形程度逐渐增大，但并未出现明显的破坏现象。
同时，该材料在吸收能量的过程中，表现出较高的能量吸收效率和稳定的吸能性能。
三、泡沫铝合金的吸能机理泡沫铝合金的吸能机理主要源于其独特的内部结构和材料特性。
在受到冲击时，泡沫铝合金通过内部结构的变形和能量传递，将冲击能量转化为热能和弹性势能，从而实现能量的吸收。
1. 结构特性泡沫铝合金的内部结构由大量的封闭孔洞组成，这些孔洞在受到冲击时能够发生变形和坍塌。
在变形过程中，孔洞之间的相互作用和能量的传递使得材料能够吸收大量的能量。
此外，泡沫铝合金中的合金元素也对其吸能性能起到了重要的影响。
2. 能量传递与转化在受到冲击时，泡沫铝合金通过内部结构的变形和能量的传递，将冲击能量从表面传递至材料内部。
在这个过程中，材料的孔洞发生坍塌和重新排列，将冲击能量转化为热能和弹性势能。
泡沫铝衰减冲击波峰值压力的理论及数值分析_康建功
振 动 与 冲 击第29卷第5期J OURNAL OF V IBRAT I ON AND SHOCKVo.l 29No .52010泡沫铝衰减冲击波峰值压力的理论及数值分析基金项目:国家科技支撑计划重点项目(2006BA J 13B02);总后基建营房部项目(后营字080705)收稿日期:2009-09-11 修改稿收到日期:2009-12-10第一作者康建功男,博士生,1980年11月生康建功,石少卿(后勤工程学院军事建筑工程系,重庆 401331)摘 要:为比较系统地了解表面粘贴泡沫铝及其夹芯层对结构上作用冲击波峰值压力的衰减性能与影响因素,运用理论及数值模拟方法分析了泡沫铝及其夹芯层衰减冲击波峰值压力的性能。
并讨论了影响泡沫铝及其夹芯层衰减冲击波峰值压力的几个主要因素。
研究结果显示,在达到压实应变之前,表面粘贴泡沫铝及其夹芯层能有效地衰减冲击波的峰值压力。
达到压实应变后,泡沫铝及其夹芯层对冲击波峰值压力的衰减性能下降。
孔洞形式、相对密度对泡沫铝衰减冲击波峰值压力具有明显地影响,面板材料对泡沫铝夹芯层衰减冲击波峰值压力的性能也有一定的影响。
要取得较好地衰减冲击波峰值压力的性能需综合考虑以上因素进行优化设计,否则可能出现粘贴的泡沫铝或其夹芯层达不到衰减结构上冲击波峰值压力的目的。
关键词:爆炸冲击波;衰减性能;泡沫铝夹芯;峰值压力中图分类号:TU 599 文献标识码:A泡沫铝是一种新型的功能材料,因具有各向同性、不易腐蚀、成型容易及良好地缓冲吸能性能等特点引起广大学者的普遍关注。
泡沫铝及其夹芯层衰减爆炸冲击波性能的研究在泡沫铝各种性能研究中是一个比较热点的问题。
目前国内外已经有部分学者对粘贴泡沫铝或泡沫铝夹芯层减轻结构上撞击或爆炸冲击波作用开展了相关的研究。
如G.W.M a 等人[1,2]对在结构上粘贴一层泡沫铝夹芯层用于减小撞击或爆炸冲击波对结构的作用进行了理论分析,主要讨论粘贴夹芯层对结构本身变形的影响情况。
《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》篇一一、引言随着科技的不断进步和现代战争的需求，防护结构的设计和优化变得越来越重要。
在众多防护材料中，泡沫铝夹芯防护结构因其良好的吸能性能和较高的冲击韧性而备受关注。
本文将针对冲击载荷下泡沫铝夹芯防护结构的侵彻动力学行为进行研究，旨在揭示其侵彻机制、能量吸收特性和结构优化方法。
二、文献综述在过去的几十年里，国内外学者对泡沫铝材料及其在防护结构中的应用进行了广泛的研究。
泡沫铝因其优良的物理性能，如低密度、高比表面积、良好的吸能性能等，被广泛应用于冲击防护领域。
泡沫铝夹芯防护结构以其独特的结构形式，在抵御冲击、减少破坏等方面表现出较好的性能。
然而，关于其在冲击载荷下的侵彻动力学行为，仍需进一步研究。
三、研究内容1. 实验设计为了研究冲击载荷下泡沫铝夹芯防护结构的侵彻动力学行为，本文设计了一系列实验。
实验中采用不同厚度的泡沫铝夹芯板，以及不同速度、不同形状的侵彻体进行冲击试验。
同时，为了对比分析，还设置了其他类型防护结构的实验。
2. 实验结果通过实验，我们观察了泡沫铝夹芯防护结构在冲击载荷下的变形过程、能量吸收情况和侵彻体的穿透情况。
实验结果表明，泡沫铝夹芯防护结构具有良好的吸能性能和抗侵彻能力。
同时，我们还发现，不同厚度的夹芯板对侵彻体的抵抗能力有所不同，较厚的夹芯板能更好地抵御高速侵彻体的穿透。
3. 数据分析与讨论通过对实验数据的分析，我们发现在冲击过程中，泡沫铝夹芯板能够有效地吸收侵彻体的能量，降低其穿透力。
此外，我们还发现夹芯板的厚度、侵彻体的速度和形状等因素都会对侵彻动力学行为产生影响。
同时，我们分析了泡沫铝材料的力学性能和结构特性对侵彻行为的影响机制。
四、侵彻动力学行为分析1. 侵彻机制分析在冲击过程中，泡沫铝夹芯板通过塑性变形和能量耗散来抵抗侵彻体的穿透。
当侵彻体与夹芯板接触时，夹芯板发生局部变形，吸收部分能量；同时，夹芯板内部的泡沫铝材料通过塑性流动和断裂来消耗能量。
双层泡沫铝夹芯板抗冲击性能数值研究
铁道科学与工程学报 Journal of Railway Science and Engineering
DOI: 10.19713/ki.43−1423/u.2019.10.029
Volume 16 Number 10 October 2019
收稿日期：2018−12−28 基金项目：国家自然科学基金资助项目(51434002) 通信作者：邓旭辉(1975−)，男，湖南郴州人，副教授，博士，从事工程结构设计与优化研究；E−mail：dengxh75@
2604
铁道科学与工程学报
2019 年 10 月
泡沫铝作为一种新型多孔材料具有相对密度 轻、强度高、吸能比高等优良特性的新型工程材料， 越来越多地被用于抗爆结构。其工作机理是当夹芯 结构受到冲击荷载，夹芯产生压缩变形，从而吸收 大量的能量，进而能够抵抗较大的能量冲击[1-4]。其 优异的结构特性引起了国内外学者的广泛关注。 Vaziri 等[5]比较了金属夹层板与相同重量的实心板 的抗冲击性，发现夹层板在冲击载荷下表现出优异 的机械性能。Radford 等[6]对面板为钢板、泡沫芯层 为铝合金的夹芯板进行了冲击实验和有限元模拟， 结果表明泡沫铝结构能耗散更多的冲击能量从而 减少后面板的挠度，增加面板或芯层的厚度均能提 高整体的抗形变能力。倪小军等[7]研究泡沫铝在爆 炸冲击作用下的结构特性数值研究，结果证明所建 立的泡沫铝的流体弹塑性本构方程可以用来描述 泡沫铝的冲击特性，这为研究泡沫铝结构提供了理 论基础。爆炸实验是检验结构抗爆性能最有效、最 直接的方法，但其耗费资源巨大并存在风险。数值 模拟是现代一种流行的科学手段，这种方法能够有 限的还原实验现象，获得冲击荷载下结构变形过程 和损伤机理[8−10]，且具备节省时间、成本的优势。 本文研究双层泡沫铝复合结构在冲击荷载下的变 形机理和能量吸收特性。数值模拟得出在冲击荷载 下泡沫铝结构后面板中心点位移、夹芯总能量时程 曲线，然后据此分析不同时间段面板、夹芯泡沫铝 的动力学行为以及各个阶段的能量吸收特性。考虑 不同结构参数对结构响应的影响，分析双层泡沫铝 板面板厚度、不同爆轰入射角、面板厚度配合对结 构响应的影响，这为后续双层泡沫铝板设计提供定 量依据。
《泡沫铝合金动态力学性能及其吸能机理的研究》范文
《泡沫铝合金动态力学性能及其吸能机理的研究》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，泡沫铝合金作为一种新型的轻质材料，因其独特的物理和力学性能在多个领域得到广泛应用。
尤其在涉及高强度冲击、震动以及能量吸收的场景中，泡沫铝合金的性能尤为重要。
因此，研究其动态力学性能及其吸能机理具有重要的学术价值和实践意义。
本文旨在探讨泡沫铝合金在动态条件下的力学性能及吸能机理，以期为相关领域的研究和应用提供理论支持。
二、泡沫铝合金的动态力学性能泡沫铝合金的动态力学性能主要包括其承受冲击、振动等动态载荷时的力学响应和变形行为。
通过一系列的动态力学实验，可以获得泡沫铝合金在不同冲击速度、不同温度等条件下的应力-应变曲线，从而分析其动态力学性能。
在实验中，我们采用了高速冲击试验机、振动试验机等设备，对泡沫铝合金进行了不同条件下的动态力学测试。
实验结果表明，泡沫铝合金在受到冲击时具有较好的能量吸收能力，且其应力-应变曲线呈现出典型的塑性变形特征。
此外，我们还发现泡沫铝合金的动态力学性能与其组成成分、孔隙率、孔径大小等因素密切相关。
三、泡沫铝合金的吸能机理泡沫铝合金的吸能机理主要涉及材料的微观结构和能量吸收过程。
在受到冲击或振动时，泡沫铝合金内部的孔隙结构能够有效地吸收和分散能量，从而保护材料本身不受损伤。
此外，其塑性变形行为也为其提供了良好的能量吸收能力。
具体而言，当泡沫铝合金受到外力作用时，其内部的孔隙结构会发生压缩、剪切等变形行为，从而消耗大量的能量。
同时，由于泡沫铝合金的孔隙结构具有较好的韧性和延展性，使得其在变形过程中能够承受较大的能量输入。
此外，泡沫铝合金的塑性变形行为也有助于其吸能能力的提高。
四、研究方法及结果分析为了深入探究泡沫铝合金的动态力学性能及其吸能机理，我们采用了多种研究方法。
首先，通过理论分析，建立了泡沫铝合金的力学模型，为后续的实验研究提供了理论依据。
其次，我们利用扫描电子显微镜等设备对泡沫铝合金的微观结构进行了观察和分析，为其吸能机理的研究提供了有力支持。
《泡沫铝材料动力学特性的实验研究与理论分析》
《泡沫铝材料动力学特性的实验研究与理论分析》篇一摘要：本文通过对泡沫铝材料进行一系列的动力学特性实验，包括冲击实验、振动实验等，探讨了泡沫铝在不同环境下的性能表现。
并结合相关理论，对实验结果进行了分析。
研究结果表明，泡沫铝具有良好的能量吸收和冲击缓冲特性，对于动态力学环境的适应能力较强。
一、引言泡沫铝作为一种新型轻质材料，具有轻质、高强度、良好的能量吸收和冲击缓冲性能等特点，在汽车、航空航天、建筑等领域具有广泛的应用前景。
然而，其动力学特性的研究尚不充分，本文旨在通过实验研究和理论分析，进一步了解泡沫铝材料的动力学特性。
二、实验方法与材料1. 实验材料：选用不同孔隙率、不同密度的泡沫铝材料。
2. 实验方法：（1）冲击实验：采用落锤式冲击试验机对泡沫铝材料进行冲击实验，观察其变形和破坏过程。
（2）振动实验：利用振动台对泡沫铝材料进行不同频率和幅值的振动测试，记录其响应特性。
（3）其他实验：如压缩实验、拉伸实验等，以全面了解泡沫铝的力学性能。
三、实验结果与分析1. 冲击实验结果：（1）泡沫铝在受到冲击时，表现出较好的能量吸收能力，能够有效减少冲击力对结构的影响。
（2）不同孔隙率和密度的泡沫铝在冲击过程中的变形和破坏模式有所不同，但总体上均表现出良好的冲击缓冲性能。
2. 振动实验结果：（1）泡沫铝对不同频率和幅值的振动表现出较好的适应能力，能够有效减少振动对结构的影响。
（2）随着振动频率和幅值的增加，泡沫铝的响应逐渐增大，但总体上仍保持较好的稳定性。
3. 理论分析：（1）根据泡沫铝的微观结构，建立力学模型，分析其动力学特性。
（2）结合实验结果，验证理论模型的正确性，进一步探讨泡沫铝的动力学性能。
四、讨论与结论通过实验和理论分析，本文得出以下结论：1. 泡沫铝具有较好的能量吸收和冲击缓冲性能，能够有效地减少冲击和振动对结构的影响。
2. 不同孔隙率和密度的泡沫铝在动力学性能上有所差异，但总体上均表现出良好的性能。
泡沫芯层夹层结构水下爆炸冲击特性研究
构抗 冲击性 能 的泡 沫芯层 夹层 结 构 的应 用及 其 设计 奠
定 了理论基 础 。
１ 泡沫芯层 夹层 结构 受水下爆 炸载 荷 时冲击
（） ２
误差较大 。另外 ， 也有 学 者 提 出利 用 有 限元 和边 界元
相结合 的方法 求 取 结构 响应 。总 的来 说 ， 目前 数 值 方 法对于流 体 压力 的预 测 等 问题 已 能获 得 较 为精 确 的 解， 但寻 找更 为 简 便 而且 真 实 的描 述 压力 并 便 于 实现 结 构计算 的方法是不 断努 力 的 目标 。特别 是 对 于近场
特 性分 析
１１ 水 下爆炸 冲击波载 荷 ．
般结 构 ， 泡沫芯 层夹层 结构 由于结 构更加 复 杂 ， 水 受
下爆炸 时芯层 的变形 同结 构整 体 变 形 同 时存 在 ， 时 此 考虑流 固耦合 因素 就更加 复杂 。
对 于水下爆炸 时结构 表 面压 力求取 及 流 同耦 合 问 题， 国内外 不 少 文 献 进 行 了 探 讨 。如 Ｔ ｙ ｒ 论 、 ａｌ 理 ｏ Ｇ ｅ 等 提 出的 Ｄ Ａ法 等 ， 一种 方法较 为 简单 ， ｅｒ ｓ Ａ 前 但 仅 在某一个频 段较 为 接 近真 实解 ， Ａ Ｄ Ａ法 在 低 频 和高
中图 分 类号 ：０ ４ ３７ 文 献 标 识码 ：Ａ
由于水 、 空气 和钢三 种介 质 的声 阻抗相 差非 常 大 ， 当波从水 中传 播 到水 与 空气 的界 面 ， 以及 波 从 钢 传播 到钢与空气 的界面时 会产生几 乎是 １０ 反射 ， ０％ 如果 能 在船体等水 下 结构 外 表 面形 成 一层 空气 夹 层 的话 ， 水 下爆 炸 的冲击 波将 在水 与空 气层 的界 面 上被 反 射 ， 不 会直 接作用 于 水下 结 构 。根据 该 原 理 ， 水 下 结构 表 在 面敷设 一层 泡沫 材 料芯 层 夹层 结 构 ， 有 效 隔 离水 下 能 爆炸 冲击波 ， 夹层 结构顶 端 为平板 形高 分 子层 ， 基材 采 用氯 丁橡 胶 ， 芯层 为聚 乙烯 发泡处理 而成 的发 泡材料 。 在 分析泡沫 芯 层 夹层 结 构 水 下爆 炸 冲击 响 应 时 ， 除 了分析结 构 本身 响应 之外 ， 固耦 合 因素 必 须 加 以 流 考虑 ， 水下 爆炸发生 之后 ， 压力 通过 湿表 面 由流体 传播 到结构上 ， 构开始运 动 ， 结 而结 构 的运 动 改变 了流 体 中 压 力的分布状 况 ， 这种 改变 又影 响 了结构 的运 动 ， 如此
《冲击载荷下梯度泡沫金属的力学性能研究》范文
《冲击载荷下梯度泡沫金属的力学性能研究》篇一一、引言随着科技的不断进步，新型材料如梯度泡沫金属因其独特的物理和力学性能而备受关注。
特别是在受到冲击载荷时，其能量吸收、形变能力和其他相关力学特性成为研究焦点。
本篇论文主要研究冲击载荷下梯度泡沫金属的力学性能，以探索其潜在应用和改进的领域。
二、梯度泡沫金属简介梯度泡沫金属（Gradiented Foam Metal，GFM）是一种由多种材料构成的多孔金属复合材料。
它的结构特征是在金属基体上形成的微米至毫米尺度的孔洞，并且这些孔洞的大小、形状和分布沿着某一方向逐渐变化，形成一种特殊的梯度结构。
三、冲击载荷下梯度泡沫金属的力学性能1. 实验方法本研究通过一系列的实验方法，包括落锤试验、高速撞击实验以及利用各种扫描和观察技术（如X射线CT、SEM等）对材料进行深入的研究。
目的是分析不同冲击速度和冲击能量下梯度泡沫金属的力学响应和形变行为。
2. 实验结果（1）在低速冲击下，梯度泡沫金属表现出良好的能量吸收能力，其形变过程较为稳定。
梯度结构有助于缓解局部应力集中，防止过早失效。
（2）在高速冲击下，虽然出现部分塑性变形和微破裂现象，但总体上GFM依然具有较好的抵抗能力。
这是由于孔洞的大小和形状设计合理，使金属材料能够在高速冲击过程中更好地分散冲击力。
（3）与均质材料相比，梯度泡沫金属具有更好的动态稳定性和更好的抵抗能量分散的特性。
同时，它具有优异的再生性，对于不同部位在不同应用中提供不同程度的支持和保护。
四、模型建立与数值模拟为更深入理解梯度泡沫金属在冲击载荷下的行为特性，本研究采用有限元分析软件进行了模型建立与数值模拟。
通过模拟不同冲击条件下的力学响应，验证了实验结果的准确性，并进一步揭示了GFM的力学性能和形变机制。
五、结论与展望本研究通过实验和数值模拟的方法，深入研究了冲击载荷下梯度泡沫金属的力学性能。
结果表明，梯度泡沫金属在各种冲击载荷下都表现出优异的力学响应和能量吸收能力。
《泡沫铝材料动力学特性的实验研究与理论分析》
《泡沫铝材料动力学特性的实验研究与理论分析》篇一摘要：本文通过对泡沫铝材料进行一系列动力学特性的实验研究，结合理论分析，深入探讨了泡沫铝材料的力学性能、能量吸收能力及其在冲击载荷下的响应行为。
实验结果表明，泡沫铝材料具有良好的能量吸收特性和较高的抗冲击性能，为进一步应用在工程领域提供了理论依据。
一、引言泡沫铝作为一种轻质、多孔的金属材料，具有优异的能量吸收能力和抗冲击性能，在航空航天、汽车制造、防护工程等领域具有广泛的应用前景。
对其动力学特性的研究对于推动泡沫铝材料的应用与发展具有重要意义。
本文通过实验与理论分析相结合的方法，对泡沫铝材料进行了深入研究。
二、实验研究1. 实验材料与方法本实验采用不同密度和孔隙率的泡沫铝材料作为研究对象。
通过动态压缩实验、冲击实验和能量吸收实验等方法，研究泡沫铝材料在动态载荷下的力学性能和能量吸收能力。
2. 动态压缩实验动态压缩实验采用落锤式冲击试验机进行。
通过改变冲击速度和试样尺寸，观察泡沫铝材料的应力-应变曲线和能量吸收情况。
实验结果表明，泡沫铝材料在动态压缩下表现出较高的能量吸收能力和塑性变形能力。
3. 冲击实验冲击实验采用高速摄像机记录了泡沫铝材料在冲击过程中的变形过程和破坏模式。
实验发现，泡沫铝材料在受到冲击时，能够通过多孔结构分散和吸收能量，表现出良好的抗冲击性能。
三、理论分析1. 动力学模型建立基于实验结果，建立了泡沫铝材料的动力学模型。
该模型考虑了材料的密度、孔隙率、弹性模量等参数对动力学特性的影响，为进一步分析提供了理论基础。
2. 能量吸收能力分析通过对泡沫铝材料的应力-应变曲线进行分析，发现其具有较高的能量吸收能力。
这主要归因于其多孔结构能够在受到外力时产生较大的变形，从而吸收更多的能量。
此外，泡沫铝材料的塑性变形能力也为其提供了良好的能量吸收能力。
四、结果与讨论1. 结果展示通过实验与理论分析，我们得到了泡沫铝材料在不同条件下的动力学特性数据。
泡沫铝夹芯板制备及其冲击性能研究
泡 沫 铝夹 芯 板有 很 好 的应 用 前 景 ， 为 车体 材 作 料使 用是 其 中一个 非常重 要 的应用 实例 。作 为 车体 材 料 使 用 ， 种 材 料 必 须 具 有 优 异 的 力 学 性 此 能 Ｅ Ｊ 国内外 对 泡 沫 铝 夹 芯 板 的力 学 性 能 的 研 ７ 。 究有 很 多 ， 抗 压 、 拉 、 弯 曲 等［ 如 抗 抗 ， 大 部 分 但
研究对 象均 为胶 接 方法 制 备 出 的夹 芯 板 ， 冶 金 结 对 合 的夹 芯 板的研 究 鲜 有报 道 ［ 引。主要 针 对 自己 舱
制备 的冶金 结合 的夹 芯 板 的抗 冲击 性 能进 行 研 究 ，
通过 冲击 试验来 检验 界面 结合情 况 。另外 作 为车体
（） ａ 一试 样安 放 ；ｂ 一冲击 试 验 情 况 ； （）
收 稿 日期 ：０ ６ ０ — ８ ２ ０ — ８ ２
基金项 目： 国家“ ６ ” ８３ 高技术 资助项 目（０ ２ Ａ３４ ６ ） ２ ０ Ａ ３ ００
１一支 座 ； ～试 样 ； ２ ３一分 度 盘 ； 一指 针 ； ４ ５一摇 锤
图 ｌ 摆 锤 冲 击 试 验 示 意
Ｆｉ １ Ｓｃ ｍ ｅｏ ａ ｍ ｅ ｍ ｐ ｃ ｉｇ ｔ ｓ ｇ． ｈｅ ｆｈ ｍ ｒｉ ａ ｔｎ ｅ ｔ
将 复合 板放 入 电阻 炉 中加 热 至适 当 的温 度 ， 使复 合
板的芯 部呈熔 融 状 态 ， 泡 剂 发 生分 解 使 芯层 获 得 发
良好 的泡沫 结构 。
将 制备 出的泡沫铝 夹芯 板 以及 用熔融 法制 备 的
泡沫铝 裸板 和胶 接 的夹 芯板用 线切 割机切 割成 长方 体 的冲击试样 。将 试样 水 平放 置于 试 验 机支 座 上 ， 见 图 １ａ ， （） 然后 用摆 锤 冲击 试样 ， 图 １ ｂ 。 见 （）
《泡沫铝合金动态力学性能及其吸能机理的研究》范文
《泡沫铝合金动态力学性能及其吸能机理的研究》篇一摘要：本文针对泡沫铝合金的动态力学性能及吸能机理进行了深入研究。
通过实验测试和理论分析相结合的方法，探讨了泡沫铝合金在动态冲击下的力学响应及能量吸收机制。
研究结果表明，泡沫铝合金具有良好的吸能性能和优异的力学性能，为相关领域的应用提供了理论依据和实践指导。
一、引言泡沫铝合金作为一种轻质高强材料，在汽车、航空航天、建筑等领域具有广泛的应用前景。
其独特的孔隙结构和优异的力学性能使得它在动态冲击下表现出良好的能量吸收能力。
因此，研究泡沫铝合金的动态力学性能及吸能机理对于提高材料的性能和应用范围具有重要意义。
二、实验方法与材料制备1. 材料制备：采用适当的合金成分，通过发泡工艺制备出不同孔隙率和密度的泡沫铝合金。
2. 实验方法：采用落锤冲击实验、动态压缩实验等手段，对泡沫铝合金进行动态力学性能测试。
同时，利用扫描电镜、X射线衍射等手段对材料微观结构进行分析。
三、动态力学性能研究1. 应力-应变行为：在动态冲击下，泡沫铝合金表现出典型的应力-应变关系，即经历弹性变形、平台应力和密实化阶段。
其中，平台应力阶段是材料能量吸收的主要阶段。
2. 能量吸收：泡沫铝合金在动态冲击下能够有效地吸收能量，其吸能能力与材料的孔隙率、密度等因素密切相关。
高孔隙率、低密度的泡沫铝合金具有更好的吸能性能。
四、吸能机理分析1. 孔隙结构：泡沫铝合金的孔隙结构为其提供了优异的能量吸收能力。
在动态冲击过程中，孔隙结构能够有效地分散冲击能量，使得材料在经历较大变形后仍能保持较高的能量吸收能力。
2. 塑性变形：泡沫铝合金在动态冲击下发生塑性变形，通过塑性流动和剪切滑移等方式吸收能量。
这种变形方式使得材料在受到冲击时能够有效地消耗能量，提高材料的吸能能力。
3. 应力传递：在动态冲击过程中，泡沫铝合金内部的应力能够通过孔隙间的连接和应力传递机制进行传递，使得材料在受到局部冲击时能够迅速响应并分散冲击能量。
泡沫铝衰减冲击波峰值压力的理论及数值分析
析， 然后 通过设 计才 可 以取得 的。如 果设 计 不 当 ， 有 则 可 能 出现如 Ｈ ｎｓｎ等人所 做实 验 的情 况 ， 贴泡沫 铝 ａｓ ｅ 粘 反 而增强 了爆 炸 荷 载 的作 用 。 由此 可 见 ， 果 要将 泡 如 沫铝 这种新 型 的功 能 材料 进 行 推 广 应 用 ， 必 须对 影 就 响泡 沫铝及 其夹 芯衰减 爆 炸 冲击 波 的因素 进 行 系统分 析 。通过分 析各 种 影 响 因素 ， 进 一 步 了 解 泡 沫铝 缓 更
层对 衰减 爆炸 冲击 波 作 用 是有 效 果 的 ， 这 种 衰 减 效 但
果 的前 提是需 要 对 结 构本 身 的抗 力 、 用 泡 沫 铝 材 料 采
上 ， 峰 值 压 力 为 其 Ｐ ， 续 时 间 为 ｔ。 。持
为 减 小 作 用 在 结 构
Ｐ
的性 能及 泡沫 铝夹芯 结构 面板 材 料性 能 等 因素 进行 分
基金项 目：国家科技支撑计划重点项 目（ ０６ Ａ １ Ｂ ２ ； ２０ Ｂ Ｊ３ ０ ） 总后基建营房 部项 目（ 后营字 ０ ００ ） ８ ７５
收稿 日期 ：—１ ０
构上 冲击波峰值压力的 目的。 关键词 ：爆炸冲击波 ； 衰减性能 ； 泡沫铝夹芯 ； 峰值压力
中图 分 类 号 ：Ｔ ５ ９ Ｕ ９ 文 献 标 识 码 ：Ａ
泡 沫铝是一 种新 型 的功 能材 料 ， 因具有 各 向 同性 、
不易腐 蚀 、 型容 易及 良好 地 缓 冲 吸能 性 能 等 特 点 引 成 起广大 学者 的普 遍关 注 。泡沫 铝及 其 夹 芯层 衰 减爆 炸 冲击波性 能 的研 究在泡 沫 铝各 种性 能 研究 中是 一个 比
冲吸 能层衰减 爆炸 冲击 波 的性 能 。这对 于 设计 泡 沫铝
《泡沫铝合金动态力学性能及其吸能机理的研究》
《泡沫铝合金动态力学性能及其吸能机理的研究》篇一一、引言随着现代工程技术的不断发展，材料科学在各个领域中扮演着越来越重要的角色。
其中，泡沫铝合金作为一种轻质、高强度的材料，在汽车、航空航天、建筑等行业中得到了广泛的应用。
其独特的物理和力学性能，特别是动态力学性能和吸能特性，使得泡沫铝合金成为研究的热点。
本文旨在研究泡沫铝合金的动态力学性能及其吸能机理，为进一步的应用和开发提供理论支持。
二、泡沫铝合金的动态力学性能泡沫铝合金的动态力学性能主要包括其抗冲击性能、能量吸收能力等。
通过一系列的实验，我们分析了泡沫铝合金在受到高速冲击、压力变化等动态条件下的响应和性能变化。
1. 实验方法与过程我们采用了一系列动态力学实验方法，如冲击实验、压缩实验等，以获得泡沫铝合金在不同动态条件下的力学性能数据。
在实验过程中，我们控制了变量，如冲击速度、压力大小等，以研究这些变量对泡沫铝合金动态力学性能的影响。
2. 实验结果与讨论通过实验数据的分析，我们发现泡沫铝合金在受到高速冲击或压力变化时，表现出较好的能量吸收能力和抗冲击性能。
此外，我们还发现，不同的制备工艺和材料组成对泡沫铝合金的动态力学性能有着显著的影响。
这些结果为进一步优化泡沫铝合金的性能提供了重要的参考。
三、泡沫铝合金的吸能机理研究泡沫铝合金的吸能机理是其应用中的关键因素之一。
我们通过理论分析和模拟实验，对泡沫铝合金的吸能机理进行了深入的研究。
1. 理论分析我们基于能量守恒原理和材料力学理论，对泡沫铝合金在受到外力作用时的能量吸收过程进行了理论分析。
我们发现，泡沫铝合金的吸能过程主要依赖于其内部的微观结构和材料的力学性能。
2. 模拟实验与结果为了更直观地了解泡沫铝合金的吸能机理，我们采用了有限元分析等模拟实验方法。
通过模拟不同条件下的冲击过程，我们观察到泡沫铝合金在受到外力作用时，其内部结构发生了明显的变形和能量转化。
这些结果进一步证实了我们的理论分析，并为我们提供了更深入的理解泡沫铝合金吸能机理的途径。
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Abstract: Under different strain rate, research is taken on the dynamic compressing stress of sandwich beams
with aluminum foam core including strain responding attribute, energy absorbing characteristic and strain rate
第 20 卷 第 1 期 2007 年 3 月
宁 波 大 学 学 报（ 理 工 版 ） JOURNAL OF NINGBO UNIVERSITY ( NSEE )
文章编号:1001-5132（2007）01-0118-04
Vol.20 No.1 Mar. 2007
泡沫铝芯体夹层板的冲击力学性能研究
谌河水，赵恒义，张明华
[3] Vaidya U K, Pillay S, Ulven C A, et al. Impact and
post-impact vibration response of protective metal foam composite sandwich plates[J]. Materials Science and Engineering, 2004, 428:59-66. [4] Harte A M, Fleck N A, Ashby F M. The fatigue strength of sandwich beams with an aluminum alloy foam core[J]. International Journal of Fatigue, 2001, 23:499-507. [5] Yu J L, Wang X, Wei Z G, et al. Deformation and failure mechanism of dynamicall loaded sandwich beams with aluminum-foam core[J]. International Journal of Impact Engineering, 2003, 28:331-347. [6] 王松林. 碳化硅增强泡沫铝层合圆管的制备及其力学 性能研究[D]. 合肥: 合肥工业大学硕士论文, 2006. [7] Mukai T, Kanabashi H, Miyoshi T. Experimental study of energy absorption in a closed-celled aluminum foam under dynamic loading[J]. Scripta Materialia, 1999, 40: 921-927. [8] Miltz J, Gruenbaum G. Evaluation of cushion properties of plastic foams compressive measurements[J]. Polymer Engineering and Science, 1981, 21:1 010-1 014. [9] 王新坤, 袁起立. 真空渗流法制备泡沫铝及其动态力 学性能的研究[J]. 铸造技术, 2006, 27(3):239-242.
图 3 应变率为 520 s-1时各试样的应力－应变曲线
Байду номын сангаас
图 1 应变片采集到的原始电压信号
图 2 为泡沫铝芯体夹层板在应变率为 520 s-1时 应力时程曲线. 从图 2 中可以看出，泡沫铝芯体夹 层板的应力在冲击下存在弹性区、屈服区和致密 区.
图 4 应变率 1 560 s-1时各试样的应力－应变曲线
中图分类号：O343.4
文献标识码：A
泡沫铝是种包含大量孔洞的铝基轻质多孔材 料，孔隙率一般为 40%～90%. 泡沫铝具有密度小、 吸能缓冲能力强、消声性能好等特点，但在实际应 用中相对致密板材而言，泡沫铝模量较低，表面粗 糙，不能单独作为结构材料使用，因而其应用受到 了限制. 将泡沫铝和其他板材结合起来组成复合 材料使用，即以泡沫铝作为芯体组成的夹层板，将 发挥泡沫铝和板材优点，为泡沫铝的发展提供了广 阔的应用前景.
从图 8 中可以看出，在相同应力作用下，泡沫 铝材料的吸能效率比另外 3 种试样的吸能效率高， 在应力为 100 MPa 时，泡沫铝达到最佳吸能效果.
图 6 应变率为 520 s-1各试样的吸能量曲线
图 7 应变率为 1 560 s-1时各试样吸能曲线
J. Miltz提出了吸能效率(Efficiency)和理想吸 能效率(Ideality)曲线[8]，分别定义为：
图 2 泡沫铝芯体夹层板的应力时程
2.1 泡沫夹层板应力－应变曲线 图 3 和图 4 分别是应变率为 520 s-1和 1 560 s-1
时的泡沫铝试样、单面粘贴铝板时的泡沫铝试样和 泡沫铝芯体夹层板的应力－应变曲线.
从图 3 和图 4 可知，在相同应变率下，4 种试 样在弹性区具有不同的斜率，以泡沫铝夹层板最 大，且弹性屈服强度也是泡沫铝夹层板最大，单纯 的泡沫铝最小，但是差别不大，主要是铝板很薄， 在冲击作用下变形很小.
第1期
谌河水，等：泡沫铝芯体夹层板的冲击力学性能研究
119
铝、单面粘贴铝板的泡沫铝和泡沫铝芯体夹层板进 行了试验研究. 图 1 是泡沫铝芯体夹层板 SHPB 实 验的典型原始波形图，从图 1 中可看出，入射脉冲 经过泡沫铝芯体夹层材料后传递到输出杆的脉冲 有很大程度的衰减，这正是由于泡沫铝粘弹性的本 构特性所引起的.
图 9 泡沫铝芯体夹层板的屈服强度值
第1期
谌河水，等：泡沫铝芯体夹层板的冲击力学性能研究
121
3 结论
泡沫铝芯体夹层板在冲击载荷下的应力－应 变曲线同样具有泡沫材料所具有的“三阶段”特性， 即弹性区、屈服区、和致密区. 在相同的应变率作 用下，泡沫铝芯体夹层板比泡沫铝具有更高的屈服 强度和更好的缓冲吸能性能. 在不同的应变率下 泡沫铝芯体夹层板表现出很强的应变率相关性，流 动应力随应变率增加而增加.
2 试验结果与分析
为了更好掌握夹层板冲击性能，分别对泡沫
收稿日期：2006-12-25.
宁波大学学报（理工版）网址：
基金项目：浙江省教育厅科研基金（20040881）.
作者简介：谌河水（1980－），男，江西南昌人，在读硕士研究生，主要研究方向：应力波与材料动态响应. E-mail: chenheshui_chs@
图 5 是不同应变率时夹层板的应力－应变曲 线，从图 5 中可以看出，泡沫铝芯体夹层板动态压 缩应力－应变曲线与泡沫铝的动态压缩应力－应
图 5 不同应变率下泡沫铝芯体夹层板应力－应变曲线
变曲线具有相似的特征. 弹性区斜率基本一样. 而 屈服值随着应变率增加而增加，在 1 560 s-1时，存 在明显致密化上升区域. 2.2 泡沫铝芯体夹层板的吸能特征
Research on the Impact Mechanic Property of Sandwich Beams with Aluminum Foam Core
CHEN He-shui, ZHAO Heng-yi, ZHANG Ming-hua
( Mechanic and Material Science Research Center, Ningbo University, Ningbo 315211, China )
参考文献：
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120
宁波大学学报（理工版）
2007
变量； σ 为流动应力； ε 为应变. 对于 1 个给定的试样，当应变是 εd 时，其单
位体积吸收的能量可以用应力－应变曲线下的积 分面积来表示. 泡沫铝芯体夹层板在受压缩载荷 时，孔壁经历了弹性、塑性和致密化变形阶段，在 线弹性区吸能不多，而在屈服平台区应力几乎不 变，能量被大量吸收.
正是因为泡沫铝复合板材的特殊性能，近几年 来，对泡沫铝芯体夹层材料的研究成为国内外热点. 其中，国外对泡沫铝芯体夹层板材料性能进行了比 较系统研究[1-4]. 同时对于壳板为钢板、铝板、玻璃 纤维，芯体为泡沫铝或PVC的多层板材的抗弯曲和 剪切性能都进行过研究[5]. 国内部分学者对泡沫铝 芯夹层圆筒的性能进行了研究[6]，但对于泡沫金属 夹层板抗冲击力学性能的研究还不多见.
泡沫铝芯体夹层板中，铝板因厚度小，在冲击 力作用下，产生的塑性变形很小，因此，夹层板体 主要通过泡沫铝被压缩来吸收能量，随着泡沫铝芯 体塑性变形的增大，大量的压缩能量被吸收，而单 位体积泡沫铝芯体所吸收的能量 C 可由下式来表 达[7]：
∫ C = εd σ dε ， 0
式中： εd 为泡沫铝芯体压缩至致密化开始时的应
（宁波大学 力学与材料科学研究中心，浙江 宁波 315211）
摘要：研究了不同应变率下泡沫铝夹层板的动态压缩应力－应变响应特性、吸能特性和应变率
敏感性. 实验结果表明：泡沫铝夹层板的动态应力应变曲线也具有泡沫材料的应力应变曲线的 “三阶段”特征. 泡沫铝芯体夹层板与泡沫铝相比，具有更高的屈服极限和更好的缓冲吸能特性. 关键词：泡沫铝夹层板；应变率敏感性；吸能