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閉孔泡沫鋁的能量吸收研究

準(zhǔn)靜態(tài)條件下，孔徑越大塑性模量越小并趨向于零，應(yīng)力平臺(tái)越長(zhǎng)并有一定的波動(dòng)；而孔徑越小其塑性模量越大，且應(yīng)力-應(yīng)變曲線越光滑。閉孔泡沫鋁，在保持其相對(duì)密度不變，改變孔的結(jié)構(gòu)，泡孔的壁厚度相對(duì)孔徑有所增加，發(fā)現(xiàn)準(zhǔn)靜態(tài)下泡沫鋁的平臺(tái)應(yīng)力明顯增加，能量吸收能力提高。

閉孔泡沫鋁的能量吸收效率雖然隨著應(yīng)變率的變化而變化，但變化是起伏的，另一方面不同應(yīng)變率下最大值的變化幅度在試驗(yàn)的數(shù)據(jù)分散性范圍內(nèi)，因此，可認(rèn)為閉孔泡沫鋁的能量吸收效率值對(duì)應(yīng)變率的變化不太敏感。一定應(yīng)變下單位體積閉孔泡沫鋁材料吸收的能量隨應(yīng)變及應(yīng)變率的升高而增加，而且密度較低時(shí)單位體積吸能量對(duì)應(yīng)變率的敏感性較高，因?yàn)樗苄詨嚎s強(qiáng)度表現(xiàn)出同樣的趨勢(shì)。

由此看來，閉孔泡沫鋁材料由于胞孔結(jié)構(gòu)不同表現(xiàn)出不同的塑性強(qiáng)度及能量吸收性能，而單位體積能量吸收對(duì)應(yīng)變率不太敏感。

小結(jié)

從國(guó)內(nèi)外對(duì)泡沫鋁三明治夾心結(jié)構(gòu)的研究情況看出，三明治夾心結(jié)構(gòu)在防護(hù)結(jié)構(gòu)中經(jīng)常被采用的一種結(jié)構(gòu)，隨著泡沫金屬材料的廣泛應(yīng)用，其吸能特性越來越受到研究學(xué)界的重視，多孔金屬材料是一種在金屬基體中含有一定數(shù)量、一定孔徑、一定空隙率的金屬材料。它由剛性金屬骨架和內(nèi)部的孔隙組成，有許多結(jié)構(gòu)及性能上的優(yōu)點(diǎn)，其中泡沫鋁是多孔金屬材料的典型代表，泡沫金屬有質(zhì)量輕，抗震、緩沖等優(yōu)越的性能，其最大的缺點(diǎn)是強(qiáng)度不高，將其與傳統(tǒng)致密材料結(jié)合起來組成夾芯構(gòu)件是一個(gè)重要的研究方向。夾芯板結(jié)構(gòu)就是由金屬面板與泡沫鋁芯構(gòu)成的所謂的三明治結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是輕質(zhì)、高比剛度，并具有良好的減振性能，在充分發(fā)揮泡沫鋁材料自身特點(diǎn)的同時(shí)解決了其強(qiáng)度低的問題，從而既提高了抗沖擊破壞能力又加強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的整體剛度。

因此一般將泡沫金屬材料作為內(nèi)襯材料用于衰減沖擊波，這個(gè)課題同樣具有工程應(yīng)用背景，值得深入研究。對(duì)設(shè)計(jì)防護(hù)結(jié)構(gòu)有著重要的理論指導(dǎo)和參考價(jià)值。