复合泡沫金属材料缓冲吸能性能研究
泡沫金属材料的制备与性能研究
泡沫金属材料的制备与性能研究近年来，泡沫材料作为一种新型材料，被广泛应用于隔热、吸声、过滤、减震等领域。
而在这篇文章中，我们将集中讨论其中的一种——泡沫金属材料，探究其制备和性能方面的研究。
一、泡沫金属材料的制备泡沫金属材料的制备主要有三种方法：粉末冶金法、自发性膨胀法和前驱体法。
1.粉末冶金法粉末冶金法是通过在高温状态下将粉末压实，然后在惰性气氛或真空条件下进行高温退火，使金属粉末热膨胀形成泡孔的方法制备泡沫金属材料。
因为这种方法所得到的泡沫材料的孔径比其它两种方法得到的材料要细小，所以在一些领域中，其应用范围相对较窄。
2.自发性膨胀法自发性膨胀法是将金属粉末放进钢管中，在加热到一定温度后，金属粉末在其自身内部发生氧化还原反应，放出气体，使得热膨胀的金属粉末形成空心结构的泡沫材料。
这种方法得到的泡沫材料具有较大的孔径和比表面积和气膜厚度，所以在催化剂、吸附材料等领域中有着广泛的应用。
3.前驱体法前驱体法是在高分子聚合物溶液中先形成金属络合物，然后将其加热至一定温度，分解出气体形成泡孔的方法制备泡沫金属材料。
这种方法制备的泡沫材料具有均匀的孔径、较高的开孔率、高比表面积和良好的机械性能，所以在热阻隔、吸声等领域中有着广泛的应用。
二、泡沫金属材料的性能泡沫金属材料由于具有空心结构，所以其密度非常之小。
与普通金属相比，泡沫金属材料的抗压性能和比强度非常之高，同时其导热性和导电性能也比较强。
1.抗压性能泡沫金属在制备过程中，其空心孔隙的大小和分布会对其抗压性能产生一定影响。
一般来说，孔径越小，分布越均匀的泡沫材料其抗压性能就越好。
而当孔径较大时，由于其容易发生屈曲、断裂等现象，所以其抗压性能相对较弱。
2.导热性能泡沫金属材料的导热性能与其密度有关，密度越低，导热性能越强。
当空气孔隙率达到95%以上时，泡沫金属材料的热传导系数将会小于1W/mk，而这也是其他材料所不能比拟的。
因此，泡沫金属材料的导热性能表现出了卓越的隔热性能。
泡沫铝的性能研究
泡沫铝的性能研究泡沫铝是一种具有微孔结构的新型材料，它由一系列连续分布的气孔所组成，具有较低的密度、较高的比强度和较好的吸能性能。
它的应用领域非常广泛，涵盖了航空航天、汽车、建筑等多个领域。
本文将对泡沫铝的性能进行研究，分析其物理、力学和热学性能，并讨论其应用前景。
首先，泡沫铝的物理性能非常优越。
由于其具有连续分布的气孔结构，泡沫铝的密度较低，一般在0.2-0.8g/cm³之间，相比于实心金属材料显著减小。
这种低密度使得泡沫铝具有优异的浮力，使其在水中或其他液体中具有良好的浮力特性。
此外，泡沫铝还具有较好的导热性能，由于气孔结构的存在，热量传递自由度增大，使得泡沫铝具有较低的热传导系数。
其次，泡沫铝还具有良好的力学性能。
泡沫铝的亲密堆积，使得它具有较好的抗压性能和抗弯性能。
通过控制泡沫铝的孔隙率和孔径分布，可以调控其力学性能，使其在不同应力条件下具有不同的力学特性。
泡沫铝的比强度（比重与抗压强度之比）较高，使得它具有较好的吸能能力和耐用性。
这也使得泡沫铝在汽车碰撞、航空航天领域的结构件中得到广泛应用。
最后，泡沫铝的热学性能也是其研究的重要方向之一、泡沫铝的气孔结构使得其可以较好地阻挡热传导，具有较低的热传导系数。
这使得泡沫铝在热隔离和热保护领域具有广泛应用前景。
此外，泡沫铝还具有较好的吸音性能，使其在建筑领域中可以用作吸音材料。
总之，泡沫铝作为一种新型材料，具有诸多优异的性能，包括物理性能、力学性能和热学性能。
通过研究和优化其孔隙结构和孔径分布，可以调控其性能，满足不同领域的需求。
随着技术的不断发展，泡沫铝在航空航天、汽车、建筑等领域的应用前景将更加广阔。
《泡沫铝合金与芳纶纸蜂窝的屈服行为研究》范文
《泡沫铝合金与芳纶纸蜂窝的屈服行为研究》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，新型复合材料在各种工程领域中得到了广泛的应用。
泡沫铝合金和芳纶纸蜂窝作为两种典型的复合材料，因其独特的物理和机械性能，在航空航天、汽车制造、建筑等领域具有重要应用价值。
这两种材料在承受外力时，其屈服行为直接关系到材料的使用性能和结构安全。
因此，对泡沫铝合金与芳纶纸蜂窝的屈服行为进行研究具有重要的理论意义和实际应用价值。
二、泡沫铝合金的屈服行为研究泡沫铝合金是一种由金属和气体组成的轻质多孔材料，具有优异的吸能性能和良好的加工性能。
其屈服行为的研究对于理解其力学性能和优化其制备工艺具有重要意义。
1. 泡沫铝合金的力学性能泡沫铝合金的力学性能主要包括弹性模量、屈服强度和压缩性能等。
在受到外力作用时，泡沫铝合金的屈服行为表现为多孔结构的压缩变形和能量吸收过程。
其屈服过程是一个复杂的力学过程，涉及到材料的塑性变形、裂纹扩展、空洞塌陷等多个物理现象。
2. 泡沫铝合金的屈服模型针对泡沫铝合金的屈服行为，研究者们提出了多种屈服模型。
这些模型基于不同的理论假设和实验数据，描述了泡沫铝合金在受到外力作用时的屈服过程和应力-应变关系。
通过对这些模型的比较和分析，可以更好地理解泡沫铝合金的屈服行为，为优化其制备工艺和改善其力学性能提供理论依据。
三、芳纶纸蜂窝的屈服行为研究芳纶纸蜂窝是一种由芳纶纸制成的蜂窝状结构材料，具有优异的力学性能和轻质化特点。
其屈服行为的研究对于理解其力学性能和优化其结构设计具有重要意义。
1. 芳纶纸蜂窝的力学性能芳纶纸蜂窝的力学性能主要表现为面内剪切强度、面外压缩强度和抗冲击性能等。
在受到外力作用时，芳纶纸蜂窝的屈服行为表现为蜂窝结构的剪切变形和压缩变形过程。
这一过程中涉及到材料的塑性变形、应力集中和裂纹扩展等物理现象。
2. 芳纶纸蜂窝的屈服模型针对芳纶纸蜂窝的屈服行为，研究者们也提出了多种屈服模型。
这些模型描述了芳纶纸蜂窝在受到外力作用时的屈服过程和应力-应变关系。
泡沫金属的制备及其在航空航天领域的应用研究
泡沫金属的制备及其在航空航天领域的应用研究泡沫金属是由金属膜片之间的空隙组成的一种多孔材料，具有低密度、高强度和优异的吸能性能。
因此，泡沫金属已经成为航空航天领域中的重要材料之一。
本文将介绍泡沫金属的制备方法和在航空航天领域的应用研究进展。
一、泡沫金属的制备方法泡沫金属制备的基本原理是用脱模剂将预制的金属膜片分隔开来，并在其表面形成底部保护层。
然后，通过各种方法加入金属的孔道，形成连通的泡沫状结构。
常用的泡沫金属制备方法有以下几种：1. 模板法：模板法是通过将金属液浸渍在导电或非导电模板中，通过氧化、还原或电解反应，将纳米、微米或毫米级金属颗粒均匀沉积到模板孔洞中，然后再通过退火、烧结或溶解模板的方式获得泡沫金属。
2. 溶液法：溶液法是将金属盐溶解在有机或无机溶剂中，再加入还原剂或沉淀剂，使金属离子还原成原始金属，并在待反应的工艺条件下形成泡沫金属。
3. 反渗透法：反渗透法是将金属膜片置于内部受到压缩气体的反渗透区域内，然后将水分子透过膜片发生膨胀，其气泡成为抗剪切的靠拢和相互支撑的力，最终形成多孔泡沫金属。
以上方法各有其特点，对于不同金属材料，选择不同的制备方法具有一定的优劣之处。
例如，模板法相对简单，控制精确度高，但仅适用于制备薄壁泡沫金属；溶液法制备速度快，成品密度低，但安全性有待提高。
二、泡沫金属在航空航天领域的应用研究进展1. 引擎隔板泡沫金属具有低密度和高强度等特性，已广泛用于航空发动机的隔板。
其可阻隔来自不同部位的工作介质，拥有优异的隔音和隔热效果，还可热回收，降低燃料消耗量和减少工作环境污染。
2. 飞行器结构泡沫金属还可用于航空器结构的轻量化设计中，如飞机梁、机翼材料和飞行器隔板等部位。
采用泡沫金属制造的轻量化飞机构件，可以降低金属消耗，提高载荷能力，减轻飞机自重负担。
3. 航天器外壳泡沫金属还可用于航天器热控制外壳。
由于泡沫金属具有良好的吸热能力和隔热能力，因此可将热传递限制在特定区域，避免航天器表面温度过高或过低，提高航天器的使用寿命。
泡沫铝材料的吸能与防爆特性研究
同时，可以研究泡沫铝材料与其他材料的复合应用，以实现多功能性的提升， 例如防水、保温等，扩展其在不同环境下的应用范围。
四、展望
泡沫铝材料的研究和应用仍处于不断发展的阶段，未来还有许多值得探索的 领域。例如：
1、材料制备：目前，泡沫铝材料的制备方法有多种，但普遍存在成本较高、 生产效率低等问题。因此，寻找更经济、环保的制备方法，实现大规模生产是未 来的一个研究方向。
1、按照一定比例将铝粉和发泡剂混合均匀； 2、将混合物放入模具中，置于一定温度和压力条件下；
3、发泡剂分解产生气体，导致混合物膨胀，形成泡沫铝材料； 4、冷却后取出泡沫铝材料，进行必要的处理。
4、冷却后取出泡沫铝材料，进 行必要的处理。
1、优化制备工艺：进一步研究发泡工艺中的关键参数，如发泡剂类型、温 度和压力等对泡沫铝材料性能的影响，为实现制备过程的优化提供依据。
4、数值模拟与实验验证：利用计算机模拟技术对泡沫铝材料的吸能和防爆 性能进行预测和分析，可以更精确地了解材料的性能。同时，通过实验验证模拟 结果的准确性，可以促进理论与实践的结合。
5、跨领域合作：由于泡沫铝材料具有广泛的应用前景，跨领域合作将是一 个重要的研究方向。例如，与汽车、航空航天、建筑等领域的研究人员合作，共 同开发具有更好性能和应用前景的泡沫铝材料。
抗低速冲击性能
复合材料点阵结构的抗低速冲击性能是其抵抗外来冲击的能力。在受到低速 冲击时，材料的弹性和塑性变形会吸收能量，从而减少对结构的破坏。为了提高 结构的抗低速冲击性能，可以采取以下措施：优化结构设计，提高结构的稳定性 和耐久性；选用高弹性模量的材料，降低结构的变形量；加入增强相，改善材料 的力学性能和抗冲击性能。
一、泡沫铝材料的吸能特性
泡沫铝材料的吸能特性是指其在受到外部冲击时，能够吸收并分散能量的能 力。这种特性主要归因于其内部的多孔结构。当外部力作用于泡沫铝材料时，其 多孔结构可以有效地分散和吸收该能量，从而减少对材料的破坏。
轴向冲击载荷作用下泡沫金属填充薄壁金属圆管吸能特性研究
性 能强 的特点 ， 其最主要 的用途是作为吸能缓 冲防护材料。 但是泡 沫金属对拉力 、 、 压力 弯矩、 扭矩等载荷的抵抗能力 比较差 ， 容易发 生 断裂而破坏 。传统的金属材料强度高 ， 抗弯 、 扭能力强 ， 但是吸
能、 阻尼 、 冲击性能较差 。 抗 因此 ， 将泡沫金属材料和传统金属材料
经受 刚体 以一定速度撞击 的动力 屈曲进行数值模拟 ，并着重从
组合成泡沫金属夹芯结构 ， 成为一种很好 的抗冲击 吸能结构 ， 应用 于舰艇设备抗 冲击安全 防护 、 汽车被动安全设计等领域。 泡沫金属
夹芯结构 主要包括填充管结构和夹芯板结构 。填充管结构 由外层 的空心金属管材和中间的泡沫金属柱组成 ，外层的空心金属管 主 要包 括圆管和方管。 夹芯板结构也叫三 明治结构 ， 其典型的结构为 中间是泡沫金属夹芯层 ， 上下层是铝合金板或其他金属 面板。 本文 主要研究的是外层 为铝合金 圆管 、 中间为泡沫铝的填充管结构 。 泡
泡 沫材料采用 ＭＡ ＿ Ｏ Ｍ Ｃ Ｕ Ｈ Ｂ Ｅ， 壁金属筒材料采 用 ＴＦ Ａ —Ｒ Ｓ Ａ Ｌ 薄
ＮＥＬ ＡＳＴＩ Ｉ Ｃ ＳＯＴＵＯＰＩ ＨＡＥＮＩ Ｃ ＮＧ 。 ＭＡＴ Ｉ
＿ —
２０ ０ ４年 Ｋｍ等同时用数值模拟和实验研究 的方法研究 了泡沫金 ｉ 属填充 薄壁金属 圆管的弯 曲崩 毁行为 ，０ ８ ２ ０ 年吴 刚等建 立 了泡 沫金属填充金属圆筒在轴 向冲击下的移动塑性铰分析模 型 。 综上所述 ，以往对 轴向冲击载荷作 用下泡沫金属填充 薄壁
数值实验和仿真分析开辟 了重要途径 。计 算机数值模拟提高 了
冲击 过程 中的安全性 ，通过反复 比对可 以优化其抗 冲击能力和
吸能特性 ， 为理论推导 和实验研究提供 指导 ， 因此计 算机 数值 模 拟对 实验研究 和理论推导具有重大的实际 意义 。本 文主要应用 ａ ｓｓｄ ｎ 有 限元程序 ， ｎｙ— ｙａ 研究 了不 同尺寸的泡沫铝填充结构在 轴 向冲击下 的动力屈 曲行 为 ，对几个 不 同尺寸泡沫铝填充 圆管 在
泡沫铝夹芯双管构件横向压缩吸能性能研究
第44卷第23期包装工程2023年12月PACKAGING ENGINEERING·293·泡沫铝夹芯双管构件横向压缩吸能性能研究吴鹏1，鲍海英2*，李爱群3,4（1.东南大学建筑设计研究院有限公司，南京210096；2.安徽工业大学建筑工程学院，安徽马鞍山243002；3.东南大学土木工程学院，南京210096；4.北京建筑大学土木与交通工程学院，北京100044）摘要：目的研究截面构型及几何参数对泡沫铝夹芯双管结构在横向载荷作用下变形失效机制和吸能性能的影响。
方法运用有限元软件Abaqus/Explicit对泡沫铝夹芯双管构件受横向载荷作用进行数值仿真分析。
结果泡沫铝夹芯双管构件在横向压缩过程中表现出3个阶段：初始压缩阶段、塑性变形阶段和致密化阶段，并发现外方内圆双管夹芯结构的耐撞性能显著强于双方管夹芯结构。
随着外管径的增大、内管径的减小，外方内圆双管夹芯结构的承载力和吸能能力越高；内管壁厚的增加使外方内圆双管夹芯结构的能量吸收、比吸能、平均压溃载荷和压溃力效率均表现出增大趋势。
结论泡沫铝芯材的变形失效模式受内管截面形状的影响，与传统双方管夹芯结构相比，外方内圆双管夹芯结构是一种更优秀的吸能构件，在横向碰撞安全防护中展现出更大的应用潜力。
通过增加内外管间距和内管壁厚，可以提高外方内圆双管夹芯结构的吸能性能。
关键词：泡沫铝；夹芯双管；横向压缩；吸能性能；数值模拟中图分类号：TB485.1；O347 文献标识码：A 文章编号：1001-3563(2023)23-0293-09DOI：10.19554/ki.1001-3563.2023.23.035Energy Absorption Performance of Aluminum Foam Sandwiched Double-tube underTransverse CompressionWU Peng1, BAO Hai-ying2*, LI Ai-qun3,4(1. Southeast University Architectural Design and Research Institute Co., Ltd., Nanjing 210096, China;2. School of Architecture and Engineering, Anhui University of Technology, Ma'anshan 243002, China;3. School of Civil Engineering, Southeast University, Nanjing 210096, China;4. School of Civil andTransportation Engineering, Beijing University of Architecture, Beijing 100044, China)ABSTRACT: The work aims to study the effects of section configuration and geometric parameters on the deformation mechanism and energy absorption performance of aluminum foam sandwiched double-tube under transverse load. Finite element software Abaqus/Explicit was used to carry out numerical simulation on the aluminum foam sandwiched double-tube under transverse load. The aluminum foam sandwiched double-tube exhibited three stages in the process of transverse compression, namely, the initial compression stage, the plastic deformation stage, and the densification stage. It was also found that the crashworthiness of a novel aluminum foam sandwiched double-tube, comprised of square outer and circular inner tubes, was significantly stronger than that of the double square tube structure. As the outer tube diame-ter increased and the inner tube diameter decreased, the load-bearing capacity and energy absorption capacity of the novel aluminum foam sandwiched double-tube increased. The increase in wall thickness of the inner tube resulted in an in-creasing trend in energy absorption, specific energy absorption, average crushing load, and crushing force efficiency. The收稿日期：2023-05-22基金项目：安徽工业大学校自然基金青年项目（QZ202211）·294·包装工程2023年12月deformation failure mode of aluminum foam core material is affected by the section shape of the inner tube. Compared with the traditional double square tube structure, the novel sandwiched double-tube is a better energy-absorbing compo-nent, which shows greater application potential in the safety protection of lateral collision. By increasing the tance between the inner and outer tubes and the wall thickness of the inner tube, the energy absorption performance of the novel sandwiched double-tube can be improved.KEY WORDS: aluminum foam; sandwiched double-tube; transverse compression; energy absorption performance; nu-merical simulation薄壁金属管结构具有比刚度和比强度高的优点，在压缩过程中可以吸收大量的动能并将其转化为塑性应变能[1]，常作为吸能元件应用于汽车、航空航天、交通等领域，但存在易发生欧拉屈曲失稳、非轴向承载能力差等问题。
泡沫材料结构与性能关系研究与开发
泡沫材料结构与性能关系研究与开发泡沫材料是一种非常常见的材料，在各个领域都有广泛的应用。
从包装材料到建筑材料，从隔音材料到保温材料，泡沫材料的用途多种多样。
然而，为了满足不同领域的需求，泡沫材料的结构和性能需要进行研究和开发。
首先，我们需要了解泡沫材料的结构对其性能的影响。
泡沫材料是通过将气体注入液体或固体中形成气泡而制成的。
泡沫材料的主要组成是基体和气泡。
基体可以是液体或固体，可以提供机械支持和稳定性，而气泡则提供轻质和良好的吸能性能。
所以，泡沫材料的结构包括了基体的类型和形状以及气泡的大小和分布等。
泡沫材料的结构对其性能有着直接的影响。
例如，如果泡沫材料的基体是强度较低的材料，那么整体的强度也会较低。
而气泡的大小和分布则会影响泡沫材料的密度、吸能性能和隔热性能等。
较小的气泡可以提供更高的表面积和较高的储能能力，从而增加了泡沫材料的吸能性能。
而较大的气泡则可以降低泡沫材料的密度，使其更轻便，适用于一些需要轻质材料的应用领域。
然后，我们需要对泡沫材料的性能进行研究和开发。
泡沫材料的性能包括了力学性能、隔热性能、吸能性能等。
力学性能是指材料在受力时的变形能力和抗拉强度等。
隔热性能是指材料对热传导的抵抗能力，可以用于保温材料和隔音材料的研发。
吸能性能是指材料对冲击能量的吸收能力，可以用于防护材料和缓冲材料的开发。
对于泡沫材料的力学性能研究，我们可以通过对泡沫材料的压缩测试和拉伸测试等实验来评估其强度和变形能力。
这些测试可以帮助我们了解泡沫材料在不同应力下的力学行为，并且可以通过调整泡沫材料的结构来改善其力学性能。
对于隔热性能的研究，我们可以通过测量泡沫材料的热导率来评估其隔热性能。
热导率越低，说明泡沫材料对热传导的阻碍能力越强，从而具有更好的隔热性能。
同时，我们也可以通过改变泡沫材料的结构来提高其隔热性能，例如增加气泡的分布密度或者改变气泡的大小等。
吸能性能的研究对于泡沫材料的安全应用非常重要。
我们可以通过冲击试验来评估泡沫材料的吸能性能。
(吸能效率)泡沫铝的单向压缩行为及其吸能性
泡沫铝的单向压缩行为及其吸能性曹晓卿a ,杨桂通b(太原理工大学 a 1材料科学与工程学院b 1应用力学研究所,太原 030024)摘 要:在SUNS 电子万能材料试验机上对国产工业用泡沫铝材料进行准静态单向压缩试验,分析试件尺寸、材料相对密度及泡孔尺寸对材料静态压缩性能及吸能性能的影响。
结果表明,在准静态条件下,泡沫铝泡孔孔径越大,弹性模量与塑性模量越小、屈服强度越大,但当相对密度超过32%后,塑性压垮强度却因泡孔孔径增大而降低,弹性模量在相对密度约为30%时出现拐点。
孔径大吸能效率高。
试件高度减小,压缩应力-应变曲线中的塑性平台长度缩短,且当试件高度小于10mm 时,塑性压垮强度明显提高。
理想吸能效率最大值随试件高度增加而提高。
泡沫铝微结构中的微缺陷引起材料压缩性能的降低。
关键词:金属材料;泡沫铝;单向压缩;准静态;应力-应变;吸能效率中图分类号:TG146121;T G113125;TB383 文献标识码:A 文章编号:1001-0211(2006)04-0009-06收稿日期:2005-05-13基金项目:国家自然科学基金重大研究计划资助项目(90205018);太原理工大学青年科技研究项目(2004)作者简介:曹晓卿(1966-),女,山西孝义市人,副教授,博士生,主要从事材料性能及塑性成形等方面的研究。
多孔金属材料既具有一般多孔材料所具有的轻质等特性,又具有优良的机械性能和热、电等物理性能,并且比聚合物泡沫更易于再生,扩大了多孔材料的应用范围。
近年来,新工艺的发展使得泡沫金属的质量大有好转,而且新材料的应用条件也改变了很多,人们对泡沫金属尤其是泡沫铝合金的发展开始感兴趣[1-9]。
作为结构材料,泡沫金属的机械性能主要取决于其密度和基体金属的性能,如密度高的或基体强度高的泡沫金属压缩强度就高。
作为功能材料,泡沫金属具有吸声、过滤、隔热、阻燃、减振、阻尼、吸收冲击能、电磁屏蔽等各种物理性能。
防撞吸能材料金属泡沫铝压缩及吸能性能试验研究
总 第 ２ ９期 ２ ２ ０ 第 ４期 ０ ８年
交
通
科
技
Ｔｒ ｎ ｐ ｒａ ｉ ｎ Ｓ ｉｎ ｅ＆ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ａ ｓ ｏ ｔ ｔ ｃｅ ｃ ｏ ｃ ｎ ｌｇ
Ｓｅ ｉｌＮｏ． ９ ｒａ ２２ Ｎｏ． ｕ ．２ ０８ ４Ａ ｇ ０
合泡 沫铝 的结 构 特 征 ， 究 泡 沫 铝 合 金 的 压缩 应 研
力一 变力学 性能 与 吸能 性能 。 应
１ 试 验 方 法
径 及 较 高 孔 隙 率 的 新 型 结 构 功 能 材 料 ， 有 金 兼 属和 泡沫 的特性 。泡 沫 铝 具 有 低 密 度 （ ． ～ １ ０ ０ ２ ． ｇ ｃ ， 心铝 的密 度为 ２ ７ｇ ｃ ） 较高 的强度 ／ ｍ。实 ． ／ ｍ。 、
试 验用 泡沫 铝材 料平 均孔 隙为 １ ６ １８ ． ～ ． ｍｍ。试件 尺 寸规 格 为 ｌ ｍ×ｌ ｍ×３ｃ 采 Ｏｃ Ｏｃ ｍ， 用 线切 割加 工 而成 。
由于 产 品密度 有 一定 的离 散性 ， 验 前先对 试
试 件逐 个称 量质 量 ， 并用 游 标卡 尺 测几何 尺寸 ， 以 此 反算 试件 的密 度 分布 为 ０ ６ ３ ． ４ ／ ｍ ． ３ ￣０ ７ ４ｇ ｃ 。
阶 段 ： 性 阶段 ， 服 阶 段 和致 密 化 阶段 。在 平 台屈 服 阶段 ， 沫 铝 在 应 力 变 化 不 大 的 范 围 内 产 生 弹 屈 泡
很 大 的 应 变 ， 而 吸 收 了 大 量 的 能 量 。 随 着 密 度 的 增 加 ， 沫 铝 的强 度 升 高 ， 能 效 率 峰 值 增 加 ， 从 泡 吸
防撞 吸能 材 料 金 属 泡 沫 铝 压缩 及 吸 能 性 能 试 验 研究
泡沫金属的研究与发展
图 1 粉体发泡法制备工流程图
粉体发泡工艺的关键是压实工艺的选择 ,可 分为冷压和热压两种.
冷压法要求有两次压缩过程来破坏金属颗粒 的氧化膜使其联结在一起 ,此工艺成本高 ,只能利 用挤压法 ,且要求发泡剂的分解温度高于压实温 度。
目前 ,国外采用热压工艺 ,主要有轴向压缩和
挤压 ,前者适用于实验室 ,而后者适用于工业应 用 。在压缩过程中要保证 : (1) 温度要足够高 ,使 金属颗粒之间的联结主要靠扩散作用形成 ; (2) 压 强要足够大 ,防止发泡剂在发泡之前就分解 ,这样 得到的预制品中 ,金属颗粒彼此联结 ,密封了发泡 剂气体粒子 。因此 ,可以利用分解温度低于压实 温度的发泡剂 ,并且只有一次压缩过程 ,降低了成 本。
图 3 所示为泡沫金属的压缩变形特征 ,可以 看出 ,应力 —应变曲线中有一很长的平稳段 ,具有 平稳的变形应力 ,因此比处在同一水平的致密金 属吸收的能量多 。其被吸收的能量大部分转化为 不可逆的塑性变形能量 ,而处于同一应力水平的 致密金属将发生线性弹性应变 ,去除载荷后将释
图 2 渗流铸造法充型方式示意图
12应力应变曲线 22吸能率曲线 图 3 泡沫金属压缩应力2应变曲线和吸能率曲线
放出所吸收的能量 。
泡沫金属有吸能率为在压缩变形过程中 , 变
形量为 s 时实际吸收的能量与理想吸能器所吸收
泡沫的吸能原理及应用实验
泡沫的吸能原理及应用实验1. 引言泡沫是一种常见的材料，在各个领域都有广泛的应用。
其中，泡沫的吸能特性使其在保护材料与产品中起到了非常重要的作用。
本文将介绍泡沫的吸能原理及其在应用实验中的应用。
2. 泡沫的吸能原理2.1 泡沫的结构泡沫由大量气泡组成，其中包含气体及固体相。
通常情况下，泡沫材料中的气泡是闭合的，而固体相则是由聚合物等材料形成的结构网。
2.2 泡沫的吸能机制当泡沫遭受外部冲击或挤压时，泡沫结构中的气泡会逐渐收缩和破裂。
这一过程中消耗的能量将被吸收和分散，从而起到吸能的作用。
3. 泡沫的应用实验3.1 实验目的本实验旨在验证泡沫的吸能特性，并探究其在实际应用中的效果。
3.2 实验材料•泡沫板•手锤•测量仪器（如压力计）3.3 实验步骤1.准备一块泡沫板，并测量其初始厚度和质量。
2.将泡沫板放置在平坦的表面上。
3.使用手锤对泡沫进行冲击或挤压，记录冲击力或压缩程度。
4.测量冲击后的泡沫厚度和重量变化。
5.重复实验多次，取得稳定的实验结果。
3.4 实验结果分析根据实验数据，计算泡沫在冲击过程中的吸能能力。
通过比较不同条件下的吸能效果，可以得出泡沫在不同应用场景下的使用效果。
4. 泡沫的应用4.1 包装材料由于泡沫具有良好的吸能特性，常被用作包装材料。
它可以保护产品在运输和储存过程中免受外部冲击和挤压。
4.2 防护装备泡沫材料在防护装备中的应用也非常广泛。
它可以用于制作头盔内衬、抗冲击垫等，为人身安全提供额外的保护。
4.3 吸能结构泡沫被广泛应用于吸能结构中，如汽车保险杠、航空领域的缓冲材料等。
它可以有效地吸收能量，在碰撞时减缓冲击对结构本身及人员的伤害。
5. 结论通过实验验证，我们得出了泡沫的吸能特性能够有效地吸收外部冲击能量的结论。
泡沫在包装材料、防护装备和吸能结构等领域具有广泛的应用前景，并在实际应用中发挥着重要的作用。
以上是关于泡沫的吸能原理及应用实验的介绍，同时还阐述了泡沫在包装、防护和吸能结构等领域中的应用。
泡沫铝产品的性能优势及其在各领域的应用前景分析
泡沫铝产品的性能优势及其在各领域的应用前景分析——泡沫铝优势主要集中在其优良的性能，如：1）超轻性。
密度为0.2~0.4g/cm3，约为铝密度的1/10，钛密度的1/20，钢密度的1/30，钢密度的1/30，以及木材密度的1/3。
2）吸音性。
泡沫铝可以通过气孔壁的振动来吸收声音的能量，用来消声。
去除噪声。
3）耐热性。
具有较高的耐热性，一般铝合金的溶解温度在560•700℃左右，单泡沫铝即使加热到1400℃也不溶解，而且在高温下不释放有害气体。
4）电磁波屏蔽性。
泡沫铝对高频电磁波有良好的屏蔽左右，能够使电磁干扰降低80%以上；等等。
——泡沫铝材料有着上述各种优良性能，因此，在汽车装备、航空航天、建筑行业及环境保护等领域中常用作减震消声、电磁波屏蔽材料、阻燃和热交换材料、过滤材料等等，具有非常好的应用前景。
泡沫铝材料的应用一方面是作为结构材料，另一方面是作为功能材料。
泡沫铝主要应用领域及其用途资料来源：CNKI——公路、铁路声屏障应用领域随着科学技术的快速发展，城市车流量的不断增加，公路、铁路边的噪声已经干扰了人们的正常生活。
而传统的隔声屏障（玻璃纤维、岩棉和矿棉）在道路上经日晒雨淋造成老化，空气中的灰尘易造成孔隙的堵塞，逐步失去了吸音功能，同时粉尘飞散对大气环境造成了二次污染。
目前作为新型的环保无纤维吸声材料，发泡铝在日本、韩国、美国和加拿大等国家被广泛地运用于道路两边的隔声屏障。
其吸声隔声效果非常显著，且不受雨天和日晒的影响。
——军事应用领域发泡铝具有优异的力学性能，能有效吸收缓冲冲击力，可复合成高密度防爆钢板，也可作为防火防爆门的填充材料、防爆基材，被广泛应用在防爆缓冲领域。
如：军事方舱、装甲车、坦克、潜艇、军事基地等。
当外部发生爆炸时，发泡铝优良的耐冲击性能可以吸收第一次冲击波，从而使设施内部的冲击最小化，降低爆炸压力，使人员伤亡最小化。
与 200 毫米厚的钢门相比，发泡铝夹芯钢板，重量只有原来的 1/5，强度却增加了 10 倍，具有优良的防爆功能。
泡沫铝复合材料的动态压缩试验研究和吸能分析
关 键 词 铝 一 胶 复 合材 料 ：ＨＰ 吸能 特 性 脂一 Ｓ Ｂ；
中 图分 类号 Ｔ ３ ２ Ｂ ０ 文 献标 识 码 Ａ 文 章 编号 １ ０ 一 ４ Ｘ（ ０ ０）６ ０ ４ ． ３ ０ ４ － ４ ２ １ ０ — ０ ０－ ２ ０
泡沫金属的研究与应用进展
泡沫金属的研究与应用进展泡沫金属是一种内部具有大量孔隙的材料，因其独特的结构特点而在许多领域具有广泛的应用前景。
随着科技的不断进步，泡沫金属的研究和应用也在持续发展，本文将介绍其研究现状、进展追踪和未来展望。
泡沫金属是一种由金属基体和孔隙组成的复合材料，其内部孔隙率可高达90%以上。
由于其轻质、高孔隙率、良好的吸能性和热导性等特点，泡沫金属在许多领域具有广泛的应用前景，例如航空航天、汽车、建筑和电子产品等。
目前，泡沫金属的研究主要集中在制备工艺、性能提升和新型泡沫金属材料的开发等方面。
在制备工艺方面，研究者们不断探索新的方法，以提高泡沫金属的孔隙率、均匀性和稳定性。
在性能提升方面，则主要如何改善泡沫金属的力学性能、耐腐蚀性和热稳定性等。
新型泡沫金属材料的开发也受到广泛，如功能泡沫金属、纳米泡沫金属和复合泡沫金属等。
然而，当前研究仍存在一些不足。
泡沫金属的制备工艺尚不成熟，孔隙率、均匀性和稳定性有待进一步提高。
尽管新型泡沫金属材料具有许多优点，但其制造成本较高，难以实现广泛应用。
因此，如何降低制造成本和提高性能稳定性是当前研究亟待解决的问题。
近年来，随着科技的不断进步，泡沫金属研究取得了许多新成果。
在新型泡沫金属材料的开发方面，研究者们通过在金属基体中引入纳米结构，制备出了具有优异性能的纳米泡沫金属。
这种材料具有较高的强度和刚度，以及良好的耐腐蚀性和热稳定性。
功能泡沫金属的研究也取得了重要进展，如形状记忆合金泡沫金属、电磁屏蔽泡沫金属和热膨胀系数匹配的泡沫金属等。
在制备工艺方面，研究者们不断探索新的方法，例如电化学沉积、3D 打印和原位自生等技术，以提高泡沫金属的制备效率和稳定性。
研究者们还致力于优化泡沫金属的加工工艺，以提高其力学性能和耐腐蚀性。
然而，在泡沫金属研究进展中仍然存在一些问题和挑战。
尽管新型泡沫金属材料的性能优异，但其制备成本较高，难以在实践中广泛应用。
现有制备工艺尚不能满足泡沫金属大规模生产的需求，提高制备效率和稳定性仍是亟待解决的问题。
泡沫金属的研究与发展
泡沫金属的研究与发展泡沫金属是一种具有孔隙结构的金属材料，其具有轻质、高孔隙率、高比强度、良好的吸能性能和优异的声学、热学性能等特点。
因此，泡沫金属在航空航天、交通运输、建筑工程、能源储存等领域具有广泛的应用前景。
本文将对泡沫金属的研究与发展进行探讨。
首先，泡沫金属的研究在材料科学领域具有重要的意义。
泡沫金属具有多孔结构，孔隙的形状、大小和分布对材料的性能具有重要影响。
近年来，通过调控泡沫金属的孔隙结构，研究人员成功开发出一系列具有特殊功能的泡沫金属材料。
例如，通过控制泡沫金属纤维的排列方式和密度，可以制备出声学吸收性能优异的蜂窝型泡沫金属材料；通过调节泡沫金属孔隙的大小和分布，可以获得高效的热传导性能。
这些研究成果为材料科学领域的发展提供了新的思路和方法。
其次，泡沫金属的研究对于推动工程技术领域的应用具有重要的作用。
泡沫金属由于其轻质、高强度的特点，被广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑工程等领域。
例如，在飞机、火箭等航空航天器上，泡沫金属被用作隔热材料，能够有效降低宇航器的热传导；在汽车制造领域，泡沫金属被应用于车身结构、缓冲材料等方面，提高了车辆的安全性和节能性；在建筑工程领域，泡沫金属被用作隔音材料、散热材料等，改善了建筑物的舒适度和能源利用效率。
由此可见，泡沫金属的研究可以有效地改善工程技术的发展和应用。
此外，泡沫金属的开发与利用对于环境保护和可持续发展也起到了积极的促进作用。
泡沫金属作为一种可再生的材料，具有良好的回收利用性能。
目前，研究人员正在开发一系列可回收的泡沫金属材料，以减少对自然资源的消耗和对环境的污染。
并且，由于泡沫金属具有良好的吸能性能，可以用于减震、吸能、隔离等方面，从而在工程与建筑领域中提高对自然灾害的防范能力。
这些涉及到环境保护和可持续发展的方面，对于推动社会的可持续发展具有重要意义。
综上所述，泡沫金属的研究与发展具有重要的科学意义和实际应用价值。
通过对泡沫金属的研究，可以改进材料科学领域的发展，提高工程技术的应用水平，推动环境保护和可持续发展。
闭孔EVA_泡沫类静态缓冲性能的研究
包装工程第44卷第21期·62·PACKAGING ENGINEERING2023年11月闭孔EVA泡沫类静态缓冲性能的研究孙德强1，高璐璐1，刘晓晨1*，陈红娟2，王倩1，张艺行1，叶润杰1，周兴荣1（1.陕西科技大学 a.轻工科学与工程学院 b.轻化工程国家级实验教学示范中心c.3S包装新科技研究所，西安710021；2.陕西科技大学设计与艺术学院，西安710021）摘要：目的研究密度与应变率对闭孔EVA泡沫材料类静态缓冲性能的影响规律。
方法基于包装用缓冲材料静态压缩试验法和能量吸收图法，对密度为80、95、106、124和180 kg/m3的闭孔EVA泡沫试样在不同应变率下进行类静态压缩试验，得到应力-应变曲线，基于此进一步处理得到相应的单位体积能量吸收、能量吸收效率、缓冲系数和最大比吸能等曲线，同时绘制试样类静态压缩过程中的能量吸收图。
结果闭孔EVA泡沫材料的密度越高，密实化应变越小，最大单位体积能量吸收越大；在压缩应变相同时，应变率越大，应力、单位体积能量吸收、能量吸收效率、最大比吸能越大；得到了5种密度闭孔EVA泡沫材料的本构方程和闭孔EVA泡沫材料的能量吸收图及其斜率与应变率的关系式；通过分析密实化应变与相对密度的关系，得到相关拟合公式。
结论密度与应变率对闭孔EVA泡沫材料的缓冲性能有着非常大的影响，在一定的应力水平下会有一个最佳的密度使得刚好能吸收完能量，并保护产品不破损，该最佳密度受应变率的影响，因此可以通过能量吸收图进行相关的缓冲包装优化设计。
关键词：闭孔EVA泡沫；类静态压缩；密度；应变率；能量吸收图中图分类号：TB484.3 文献标识码：A 文章编号：1001-3563(2023)21-0062-08DOI：10.19554/ki.1001-3563.2023.21.008Quasi-static Cushioning Properties of Closed-cell EVA FoamSUN De-qiang1, GAO Lu-lu1, LIU Xiao-chen1*, CHEN Hong-juan2, WANG Qian1,ZHANG Yi-xing1, YE Run-jie1, ZHOU Xing-rong1(1. a. School of Light Industry Science and Engineering, b. National Demonstration Center for Experimental LightChemistry Engineering Education, c. 3S Research Institute of Novel Packaging Science and Technology, ShaanxiUniversity of Science and Technology, Xi'an 710021, China; 2. School of Design and Art, Xi'an 710021, China)ABSTRACT:The work aims to study the effect of density and strain rate on the quasi-static cushioning properties of closed-cell EVA foam. Based on the static compression test for cushioning materials and the energy absorption diagram method used in packaging, closed-cell EVA foam samples with densities of 80, 95, 106, 124, and 180 kg/m³ were subject to quasi-static compression tests at different strain rates, and the stress-strain curves were obtained. Based on further processing, the corresponding curves of energy absorption per unit volume, energy absorption efficiency, chushioning coefficient and maximum specific energy absorption were obtained. Simultaneously, an energy absorption diagram during the static quasi-compression process of the sample was drawn. The results showed that, the higher the density of closed-cell EVA foam, the smaller the densification strain and the larger the maximum energy absorption per unit volume;At the same compression strain, the larger the strain rate, the greater the stress, energy absorption per unit volume, energy收稿日期：2023-06-19基金项目：国家自然科学基金（51575327）；国家级一流专业建设项目（包装工程2022）；陕西科技大学课程思政建设项目（包装技术基础（双语）2022）*通信作者第44卷第21期孙德强，等：闭孔EVA泡沫类静态缓冲性能的研究·63·absorption efficiency, and maximum specific energy absorption; The constitutive equations of five density closed-cell EVA foam materials, the energy absorption diagram of closed-cell EVA foam materials and the relationship between slope and strain rate were obtained; By analyzing the relationship between densification strain and relative density, relevant fitting formulas were obtained. The density and strain rate have a great impact on the cushioning performance of closed-cell EVA foam materials. Under a certain stress level there is an optimal density that can right absorb energy and protect the product from damage. The optimal density is affected by the strain rate, so the design of relevant cushioning packaging can be optimized with the energy absorption diagrams.KEY WORDS: closed-cell EVA foam; quasi-static compression; density; strain rate; energy absorption diagram闭孔EVA泡沫（Ethylene Vinyl acetate，EVA）是一种新型的环保包装材料，该材料拥有优良的缓冲和隔振性能、良好的回弹性、防潮隔热、易加工、无毒等优点，因此被广泛地应用于电子设备、出口产品、贵重物品以及高精密仪器等的防护包装[1]。
泡沫金属材料的制备与应用研究
泡沫金属材料的制备与应用研究随着科技的进步和工业的发展，泡沫金属材料在各个领域中的应用日益广泛。
泡沫金属材料拥有轻质、高强、吸能性好等优点，被广泛应用于汽车、航空航天、建筑、能源等领域。
本文将深入探讨泡沫金属材料的制备及其应用研究。
一、泡沫金属材料的制备泡沫金属材料的制备一般采用两种方法，即湿法和干法。
湿法方法包括泡沫燃烧法和泡沫浸渍法，而干法主要是粉末冶金法。
1. 泡沫燃烧法泡沫燃烧法是最常见也是应用最广泛的方法之一。
它通过燃烧金属颗粒表面附着的发泡剂和增泡剂来获得泡沫金属材料。
燃烧反应会产生高温和大量气体，使金属颗粒熔化，并形成均匀的泡沫结构。
这种方法制备的泡沫金属材料具有高孔隙率和低密度的特点。
2. 泡沫浸渍法泡沫浸渍法是利用浸渍剂将泡沫前驱体材料的孔隙充填，然后通过烘干或烧结过程形成泡沫结构。
这种方法的优点是可以控制泡沫材料的孔隙结构和孔隙率，且所需的设备简单易得。
3. 粉末冶金法粉末冶金法通过混合金属粉末和发泡剂粉末，经过压制和烧结过程制备泡沫金属材料。
这种方法适用于制备较大尺寸的泡沫金属材料，并且可以控制孔隙结构和力学性能。
二、泡沫金属材料的应用研究1. 汽车领域泡沫金属材料在汽车领域有着广阔的应用前景。
它可以应用于车身结构，减轻车重并提高车辆性能。
泡沫金属材料具有优异的吸能能力，在车辆碰撞时可以吸收和消散能量，从而减少车辆受损程度和乘员受伤风险。
2. 航空航天领域在航空航天领域，泡沫金属材料被广泛应用于加固舱壁、隔热材料和燃料储存器等方面。
泡沫金属材料的轻质和高强度使得飞机和火箭的结构更加牢固和轻便，提高了飞行器的性能和燃料效率。
3. 建筑领域泡沫金属材料在建筑领域中的应用主要体现在隔热和消声方面。
泡沫金属材料具有优异的隔热性能，能够有效地阻挡热量的传导，使室内保持温度稳定。
此外，泡沫金属材料还具有良好的消声性能，可以有效减少建筑物内部和周围环境的噪音。
4. 能源领域泡沫金属材料在能源领域中被广泛应用于储氢装置和储热系统。
泡沫铝复合材料的研究
Ｋｅ ｒ ｓ ｙ ｗｏ ｄ
ａｕ ｎｕ ｆａ ，ｐ ｒｏ ｍａ ｃ ，ａ ｐｉａｉｎ ｏ ｏ ｓｔ ｓ ｌｍｉｉｍ ｏ ｍｓ ｅｆ ｒ ｎ ｅ ｐ ｌ ｔ ，ｃ ｍｐ ｉｉ ｃ ｏ ｅ
０ 引言
多孔泡沫金属 材料 由金 属骨 架及 孔 隙所组 成［ｚ， 近几 】］ 是 －
传热 的支撑结构 ， 如机翼金属外壳的支撑体 、 的防外壳高温 导弹 沫锌、 泡沫铅、 泡沫钛、 泡沫铸铁及泡沫钢等， 其中泡沫铝的研究 坍塌支撑体、 雷达的反射材料等。在建筑领域， 泡沫铝一般用于 最为成熟， 并在实际应用中展现出广阔的前景Ｌ１。 ９Ｊ ． ０ 制造 质量轻 、 硬度高 、 有耐火性能要求 的元件或构件 ｌ ＿ １ 。 叫引 。
兼之其可 回收的特 点 ， 应了当前发展 的需 要 ， 国内外一般工 适 在
业领域及 高技术领域得到 了越来越广泛 的应 用［ 。 目前 已研 ３ 川］ 制出的多孔泡沫金属材料有泡沫铝 （ 泡沫铝合金）泡沫镍 、 及 、 泡
顶板等高刚度构件Ｃ１ １。在航空领域 ， ２４ ６ ， ］ ￣ 泡沫铝一般用作轻质、
状 ， 出泡沫铝材料 复合化是进 一步完善 其结构与功能的有效途 径 ， 指 并在此基础上详细介绍 了国内外泡沫铝复合材料 的研究情况。
关 键 词 泡 沫铝 性能 应用 复合材料
中国分类号 ： ３ ３ Ｇ１ ６ ２ ＴＢ ４ ＴＢ ８ ；Ｔ ４ ． ； ３
Ｓ ｕ ｙ ｏ ｕ ｉ ｉ ｍ ｏ ｍｓＣｏ ｏ ｉｅ ｔ ｄ ｎ Ａｌｍ ｎ ｕ Ｆ ａ ｍｐ ｓｔ ｓ
１１ 泡沫铝在 结 构材料 方面 的应 用 ・
泡沫铝具有一定 的强度 、 伸率 和］ － 性能 ， 延 ｊｒ ｎ 可用于结构材 料， 目前多用在交 通运输 、 航空工业 以及建筑工业＿ ” 。 ２ ］ 泡沫铝可 以用作汽 车以及铁路 运输 车辆 的缓 冲部件 ， 尤其
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
工学硕士学位论文复合泡沫金属材料缓冲吸能性能研究丁佰锁哈尔滨工业大学2006年6月国内图书分类号：O347.3国际图书分类号：531.6.61工学硕士学位论文复合泡沫金属材料缓冲吸能性能研究硕士 研究生：丁佰锁导师：孙毅教授申 请 学 位：工学硕士学科、专业：固体力学所在单位：航天学院航天科学与力学系答辩日期：2006年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学Classified Index: O347.3U.D.C: 531.6.61Dissertation for the Master Degree in EngineeringENERGY ABSORPTION PROPERTY OF COMPOSITE METALLIC FOAMSCandidate:Ding Bai SuoSupervisor:Prof. Sun YiAcademic Degree Applied for: Master of Engineering Specialty:Solid MechanicsAffiliation: Dep. Of Astronautics and Mechanics Date of Defence:July, 2006Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要在很多工程应用中，为了防止冲击与振动所造成的破坏，常常使用吸能材料作为防护层，在众多的吸能材料中，泡沫材料作为一种具有优越缓冲吸能性能的材料，得到了越来越广泛的关注。
本文利用挤压铸造法制备了一种新型的复合泡沫金属材料，该材料由空心微珠填充铝合金基体而成，它是一种应用前景非常广阔的吸能与冲击防护材料。
本文采用理论分析、数值仿真与实验的方法对复合泡沫金属的静动态力学响应与吸能性能进行了相应的研究。
对多种不同玻璃微珠含量，不同基体合金和热处理方式的复合泡沫金属进行了准静态压缩试验和落锤式冲击试验，获得了材料的压缩杨氏模量和屈服强度等数据，得到了压缩应力应变曲线，计算了相应的吸能能力与理想吸能效率，探讨了不同因素对复合材料压缩力学响应与吸能特性的影响规律。
描述了复合泡沫金属材料的吸能机制。
根据刚度等效原则，将复合材料圆柱试样的轴向冲击破坏过程简化为等效均质圆柱的一维碰撞问题，应用一维应力波传播的理论描述了复合材料圆柱试样受轴向冲击的破坏过程，推倒了在冲击过程中材料吸收的冲击动能。
观察了不同复合泡沫金属材料试样的宏观破坏形貌，同时借助扫描电境，对不同复合材料准静态压缩与轴向冲击破坏后试件的切片进行了微观分析，探讨了材料的宏观与细观破坏机制。
最后，利用通用有限元软件ANSYS，对复合材料静态压缩试验进行了数值模拟，利用胞元法思想建立了复合泡沫金属材料的微观结构模型，得到了材料在静态位移载荷和静态压力载荷作用下的变形与应力分布规律，进一步探讨了材料的微观损伤机理。
本文的研究工作为复合泡沫材料失效形式的判断与行优化设计提供了相应的依据。
关键词复合泡沫金属；缓冲吸能；有限元方法；压缩；冲击，- I -哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractIn many engineering applications, in order to prevent the damage caused by impact and vibration, often use energy absorbing material as a protective layer. In a large number of materials to use, foam can use as a buffer with superior performance materials, has won increasingly widespread concern. In this paper, we use squeeze casting method for a new legal system composite metallic foams, the materials from hollow sphere filled aluminum alloy matrix composite based, it is a very broad prospects for application to the energy absorbing and impact protective material.We use theoretical analysis, numerical simulation and experimental methods studied composite metallic foams static and dynamic mechanics response, but also to study the performance of energy absorbing.Quasi-static compression tests and a drop hammer-impact tests were made to different composite metallic foams with different content of hollow sphere, different matrix alloy and heat treatment, received Yang’s module volume and yield strength, got stress-stain response curve, calculated the ability and ideal efficiency of energy absorbing, discussed the effect low of different factors on composite material’s mechanics response and energy absorbing capacity. Describe the energy absorbing mechanism of composite metallic foams. According to the principle of rigidity equivalent to the composite materials columns specimen must simplify the process of impact damage to the one-dimensional equivalent uniform columns collisions, applicated one-dimensional stress wave propagation theory to describe the destruction process of composite materials columns specimen.Observed different specimen’s macroeconomic damage externalities, at the same time relying on the scanning electronic microscope, explored the macroscopical and microcosmic destruction mechanism.Using general FEM software ANSYS, conducted numerical simulation of composite materials static compression tests, established micro-structural composite materials models, received the deformation and stress distribution of materials in static pressure load and the static displacement load.- II -哈尔滨工业大学工学硕士学位论文This research forms for the composite foam judgment lapse with the corresponding provided the basis for design optimization.Keywords composite metallic foams ，energy absorbing，finite element method，compress，impact- III -哈尔滨工业大学工学硕士学位论文目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 泡沫金属的主要性能特征 (2)1.2.1 压缩力学性能与吸能性能 (2)1.2.2 阻尼性能 (4)1.2.3 吸声性能 (4)1.2.4 电磁屏蔽性能 (5)1.2.5 其他性能 (5)1.3 泡沫金属的应用范围 (5)1.3.1 超轻结构材料 (5)1.3.2 吸能与冲击防护材料 (6)1.3.3 阻尼及消声材料 (7)1.4 微球复合泡沫材料简介 (7)1.5 本章小结 (9)第2章复合泡沫金属准静态压缩吸能实验 (10)2.1 引言 (10)2.2 复合泡沫金属的准静态压缩试验 (10)2.2.1 试样参数 (10)2.2.2 实验装置与原理 (11)2.3 复合泡沫金属的压缩应力应变响应特征 (12)2.3.1 实验结果 (12)2.3.2 空心微珠粒径对复合泡沫金属应力-应变曲线的影响 (13)2.3.3 基体合金对复合泡沫金属应力应变曲线的影响 (14)2.3.4 热处理状态对复合泡沫金属应力-应变曲线的影响 (15)2.4 复合泡沫金属准静态下的宏微观变形特征 (16)2.5 复合泡沫金属压缩吸能性能 (19)2.5.1 吸能性能常用评估方法 (19)- IV -哈尔滨工业大学工学硕士学位论文2.5.2 复合泡沫材料的吸能性能 (20)2.5.3 复合泡沫金属的准静态压缩吸能机理 (21)2.6 本章小结 (22)第3章复合泡沫金属轴向冲击实验 (23)3.1 引言 (23)3.2 落锤式冲击实验 (23)3.2.1 落锤式冲击实验装置与原理 (24)3.2.2 试样参数 (26)3.3 复合泡沫金属冲击应力-应变特征 (26)3.3.1 基体合金对复合泡沫金属冲击应力应变曲线的影响 (26)3.3.2 空心微珠粒径对复合泡沫金属冲击应力应变曲线的影响 (28)3.4 复合泡沫金属动态冲击下的宏微观变形特征 (29)3.5 基于应力波理论的冲击破坏模型 (31)3.5.1 刚性重物与等效圆柱的碰撞 (31)3.5.2 渐进破坏过程描述 (34)3.6 复合泡沫金属冲击吸能特性 (36)3.6.1 吸能能力及其影响因素 (36)3.6.2 冲击与准静态吸能特性比较 (36)3.7 本章小结 (37)第4章复合泡沫金属轴压力学行为的有限元模拟 (38)4.1 引言 (38)4.2 有限单元法与有关变分原理 (39)4.2.1 有限单元法的基本思想 (39)4.2.2 几个常用的变分原理 (39)4.3 模型的建立 (42)4.4 计算结果与讨论 (43)4.4.1 静态压力加载 (43)4.4.2 静态位移加载 (46)4.5 本章小结 (47)结论 (48)参考文献 (50)攻读学位期间发表的学术论文 (54)哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明 (55)- V -哈尔滨工业大学工学硕士学位论文哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书 (55)哈尔滨工业大学硕士学位涉密论文管理 (55)致谢 (56)- VI -哈尔滨工业大学工学硕士学位论文第1章绪论1.1引言自然界中存在大量的多孔材料，如蜂窝，海绵，软木，珊瑚等，它们以其优异的力学性能和多种应用功能引起许多力学家、材料学家和工程师的广泛兴趣和不懈的探索研究[1-3]。