泡沫金屬材料沖擊特性的路徑線法研究.pdf

1、泡沫材料具有相對密度低、比強(qiáng)度高、比表面積高、重量輕、隔音、隔熱、滲透性好等優(yōu)點，在航空航天、汽車工業(yè)和建筑業(yè)等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。作為一種優(yōu)異的新型防護(hù)材料，泡沫材料往往會受到?jīng)_擊載荷的作用。因此研究高速沖擊情況下泡沫材料的動態(tài)特性是十分重要的，學(xué)者也得到了許多相關(guān)的研究成果，但在泡沫材料有無應(yīng)變率效應(yīng)這一問題上還存在著爭議。
　　本文利用路徑線法對泡沫材料的沖擊特性進(jìn)行研究，結(jié)合有限元模擬和路徑線法，詳細(xì)討論了路徑線法在泡沫材

2、料動態(tài)實驗過程中遇到的問題，得到了新的分區(qū)規(guī)律，提高了路徑線法實驗的精度。認(rèn)為將速度場分足夠多的區(qū)域分析既可以保證差分格式的穩(wěn)定性又可以減小積累誤差，比僅按特征拐點分區(qū)的精度高。速度場分區(qū)的規(guī)律是要結(jié)合質(zhì)點速度相速度大小和速度場曲線的特征兩者綜合考慮，并保證每個分區(qū)內(nèi)速度相速度最小值大于最大值的一半即可；并建立三維隨機(jī)Vo ro no i模型來研究泡沫材料的力學(xué)性能，結(jié)合反撞擊有限元模擬和路徑線法得到了泡沫材料完整的動態(tài)應(yīng)力-應(yīng)變曲線，

3、且利用圖形更直觀地表示了材料點速度-時程曲線和動態(tài)應(yīng)力-應(yīng)變曲線之間的關(guān)系。
　　本文基于路徑線法，研究了孔徑大小或胞孔壁厚對泡沫材料動態(tài)特性的影響，發(fā)現(xiàn)應(yīng)變率在104 s-1～105s-1范圍時，泡沫材料胞孔孔徑為4mm時比孔徑為2mm時的平臺應(yīng)力要大，也就是說泡沫材料具有一定的孔徑效應(yīng)。當(dāng)泡沫材料孔徑為2mm時的應(yīng)變率比孔徑為4mm時的高一個數(shù)量級，孔徑為4mm時泡沫材料的平臺應(yīng)力更高，說明在此工況下孔徑效應(yīng)相對于應(yīng)變率效應(yīng)對