泡沫铝铜合金静态压缩力学行为和吸能性能的实验研究.pdfVIP

第 26 卷第5 期 爆炸与冲击 Vo l. 26. No.5 2006 年 9 月 EXPLOSION AND SHOCK W AVES Sept.. 2006 文章编号: 1001-1455 (2006)05-0416-07 泡沫铝铜合金静态压缩力学行为和 吸能性能的实验研究幡 富裕1 ，蒋平2 ，谢若泽3 ，田常津3 ，陶俊林1 ，张方举3 ，牛伟3 (1.西南科技大学土木工程与建筑学院，四川绵阳 621010; 2. 西南石油学院机械系，四川成都 610500; 3. 中国工程物理研究院结构力学研究所，四JII 绵阳 621900 ) 摘要:通过静态压缩实验研究一种新型闭孔泡沫铝材料一一泡沫铝铜合金的静态压缩力学行为和吸能 性能。对实验得到的一定密度范围内的材料的弹性模量 E 和平台应力。pl 关于相对密度进行曲线拟合，发现 将 Gibson 等给出的开孔泡沫理论公式中的事次常数修正为由实验确定的常数，可以给出一定密度范围的闭 孔泡沫铝铜合金材料的弹性模量和平台应力与相对密度之间关系的一个较好的估计。采用比能-应力或比 能-应变曲线，可以对不同密度的泡沫铝铜合金材料的吸能情况进行较为直观的比较和分析。该曲线对工程 设计具有较好的指导意义。 关键词:固体力学z 泡沫铝铜合金p 静态压缩力学行为;吸能性能F 比能 中图分类号: 0344.3 E标学科代码: 130 • 1565 文献标志码:A 1 引言 现代工艺技术的发展，使得金属泡沫的制备技术日趋完善，制造成本不断降低。以泡沫铝为代表的 金属泡沫，是近年来发展较快的一种新型多孔材料山，具有密度小、吸能能力强、耐高温、抗腐蚀、消声性 能好、导热率低等优点凶，在工程上具有广泛的应用前景。目前，利用泡沫铝制作的缓冲器已成为典型 的能量吸收装置，广泛应用在汽车的保险杠、宇窗飞船的起落架、升降机的安全垫及仪器包装等缓冲吸 能装置上[3) 。 国内外关于泡沫铝力学性能和吸能性能的研究报道很多。 L. J. Gibson 等四自 1980 年以来，比较 系统地研究了多种多孔材料，提出用立方体结构模型来模拟开孔和闭孔泡沫材料的力学行为，并给出了 泡沫材料的弹性模量和平台应力与相对密度之间的关系式。国内的韩福生等[5] 对泡沫铝的压缩力学行 为进行研究后认为泡沫铝的平台应力基本符合上述理论关系式给出的结果F 潘艺等[6] 将泡沫铝的相对 密度代人理论公式，发现平台应力的理论计算结果与实测结果十分接近，但其并未给出具体的比较结 果;黄小清等[7] 考察了泡沫铝的初始密度、孔径和试件尺寸大小等因素对材料力学性能的影响后认为材 料的应力-应变关系主要由初始密度决定。从已有的研究来看，对于 L. J. Gibson 等给出的泡沫材料弹 性模量和平台应力与相对密度之间的关系式似乎已得到了大家的公认，但理论公式与实验结果的符合 程度究竟如何以及理论公式是否适用于所有不同种类的泡沫铝材料等方面的研究工作却少有报道。泡 沫铝是一种性能优良的吸能材料。 J. Miltz 等∞提出来用吸能效率和理想吸能效率对泡沫材料的吸能 性能进行评估，曾斐等[3] 通过对泡沫铝缓冲吸能性能的评估方法进行比较，明确了吸能效率和理想吸能 效率的应用范围，但从工程应用角度而言，对于缓冲器的设计和选材，似乎缺少一个较为方便直接的参 考依据。 影响泡沫材料的力学性能和吸能性能的因素很多，其中，制备工艺、基体材料、细观胞体形貌及孔隙 费收稿日期: 2005-04-01 ，修回日期: 2005-07-21 作者简介:富裕(1978- ).女，硕士. 富 裕等z 泡沫铝铜合金静态压缩力学行为和吸能性能的实验研究 第 5 期