泡沫鋁吸能性能研究.pdf

1、泡沫鋁是一種在鋁或鋁合金基體中均勻分布著大量孔洞的新型輕質(zhì)多功能材料，具有孔徑大、孔隙率高等結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。由于具有良好的導(dǎo)熱耐熱、能量吸收、吸聲隔聲和電磁屏蔽等功能特點(diǎn)，泡沫鋁材料的應(yīng)用前景十分廣泛。
　　 本文采用熔體發(fā)泡法成功制備出孔徑大小均勻、孔隙率較高的泡沫鋁材料，分析了發(fā)泡溫度、發(fā)泡劑加入量、攪拌參數(shù)和保溫時(shí)間對(duì)泡沫鋁成品的影響，確定了適合本實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)環(huán)境的較佳工藝參數(shù)。對(duì)泡沫鋁材料的準(zhǔn)靜態(tài)、動(dòng)態(tài)壓縮性能進(jìn)行了測(cè)試和分

2、析，得到孔徑大小和相對(duì)密度對(duì)泡沫鋁材料動(dòng)靜態(tài)壓縮性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明，準(zhǔn)靜態(tài)載荷作用下材料的應(yīng)力-應(yīng)變曲線上具有較長的平臺(tái)區(qū)，變形過程經(jīng)歷線彈性段、屈服段和密實(shí)段；動(dòng)態(tài)載荷作用下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線與準(zhǔn)靜態(tài)曲線形狀相似，但屈服強(qiáng)度明顯增大；泡孔孔徑的減小或相對(duì)密度的增大可使材料的屈服應(yīng)力增加。
　　 對(duì)泡沫鋁材料準(zhǔn)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)壓縮下的能量吸收特性進(jìn)行了研究，結(jié)果表明材料的理想吸能效率可以達(dá)到0.7以上，是一種優(yōu)良的吸能材料；吸能量

3、的大小主要取決于平臺(tái)區(qū)的高度和長度，細(xì)化孔徑和增加相對(duì)密度均可提高泡沫鋁材料的吸能量。以汽車保險(xiǎn)杠為例，運(yùn)用ANSYS/LS-DYNA軟件，建立了泡沫鋁填充圓管軸向碰撞試驗(yàn)的數(shù)值模型，對(duì)泡沫鋁材料緩沖吸能特性的應(yīng)用進(jìn)行了一定研究。結(jié)果表明將泡沫鋁填充到空心圓管中，相同的壓縮位移下，可以吸收比空心管更多的能量，吸收相同的能量時(shí)，填充管的變形程度較空心管小，說明泡沫鋁不但增加了結(jié)構(gòu)的吸能量而且提高了結(jié)構(gòu)的剛度；管壁厚度的增加和初始碰撞速度的