新型功能材料-泡沫铝{7}

Harte、Fleck、Ashby和妖进斌等人还对泡沫铝夹芯板进行了四点弯曲试验研究。Blazy等人研究了泡沫金属的扭转剪切性能。刘培生在PLS-S100型双轴拉伸测试机对泡沫铝在室温25℃做了双向拉伸试验，试验观察和计算机记录显示：试样开始破坏时两个正交方向上的载荷几乎同时达到最大值，并随着裂纹的扩展而减小。计算机模拟方面，JaeungChung等用有限元对聚碳酸酯蜂窝材料在面内受单轴压缩的本构关系进行了数值模拟，与实验结果吻合较好。Chen等人的研究还发现理想六边形蜂窝面内弹性是各向同性的，塑性性能也近似各向同性，他们的研究还发现对于相对密度低于0.3的情况下，每个胞壁用一个ABAQUS梁单元即可准确的预测金属蜂窝材料的力学响应，并且材料参数选用典型铝合金材料数据，材料属性采用了理想弹-塑性本构方程刻画，但它们采取了各个胞壁材料均完全相同的假设，没有考虑微结构造成的性质不均匀性。Kyrikaides借助分析与母体结构相似的结构特征单位以研究在相同载荷下的蜂窝材料变形和失稳力学现象。Chen等用有限元方法重点研究了蜂窝材料字有随机分布微裂纹的情况下，大尺寸刚性夹杂和因胞壁缺失形成的大尺寸孔洞对规则六边形蜂窝材料的弹性模量和屈服强度的影响。Guo和Gibson用有限元方法分析了胞元缺失对蜂窝结构的弹性模量、弹性屈曲、塑性屈服等的影响，两个缺失壁的分散距离对塑性屈服强度的影响比较小，当距离大于10倍胞元尺寸时，相互作用几乎消失。Huang和Gibson用有限元方法分析了中心短裂纹脆性金属蜂窝材料的断裂韧性，Andrews和Gibson用有限元方法分析了缺陷尺寸和胞元尺寸对6101-T6铝蜂窝含圆孔、中心裂纹、缺口裂纹试件的影响。在Schlangen的工作中，选用了链网模型来模拟双切口试验在剪切载荷下的随机破坏性能，假定认为25%的单元为低强度单元，75%的单元为高强度单元，强度比为1:3，采用了弹性本构，以梁的节点力除以梁横截面积为判据，发现网格的细分不影响裂纹脆性扩展模式，但得到的裂纹的载荷-唯一响应曲线明显不同，可能的原因是由于结构破坏响应对材料细观参数是敏感的，网格的细分自然会影响非均匀材料的细观参数，结果会有差别，华中科技大学魏鹏博士用有限元模拟了具有圆形孔径的闭孔泡沫铝硅合金的弹性模量和泡沫铝硅合金保险杠。结果表明与传统空心圆管保险杠相比，泡沫铝硅填充的圆管保险杠不仅重量减轻了，而且所用管的个数和相对体积也减少了。由于多孔材料在某以应力水平时，内部应力不在增加，而应变继续增加，即有很长的应力平台，其单位体积的能量吸收远高于实体材料。这使他们成为吸能材料的首选。这方面的研究概括如下：有4中表征材料吸能性能的方法，它们是J因子、C因子、Rusch曲线和吸能图。吸能图将能量作为相对密度、泡沫类型、应变率和应力峰值等因数的函数集中在一个图中，揭示了吸能的物理机理。泡沫金属的性能与结构有关，这种关系到目前还没有完全弄清，是目前研究的热点。现已建立了多种表征孔结构与力学性能的基本关系，这些关系最初是聚合物为基础建立起来的，通常与泡沫材料的相对密度有关，其基本假设是多孔泡沫结构是均匀的，至少在宏观看来是这样的但泡沫金属与聚合物泡沫有着很大的区别：聚合物泡沫的孔结构均匀、规则，而金属泡沫孔尺寸和结构可能在很大的范围内是无序分布的，此外在金属的孔结构还存在很多缺陷，如孔壁裂纹或微孔、皱褶、杂质等。由于金属泡沫的制备温度很高，好多缺陷是无法避免。如果不考虑这些缺陷的影响，那么泡沫金属力学性能就只能用表观密度来表征，有较大的分散性，这就是任命目前普遍认为家泡馍金属的行的再现性和蔼存在的问题的原因所在。总体来说泡沫金属的压缩性能已经有了比较多的研究，但对于泡沫铝的理论模型建立、破坏形式等方面的研究起步较晚。泡沫铝的扭转、弯曲、剪切、抗疲劳、敢为蠕变、性能的各向异性、多向加载等方面的研究报告比较少，特别是国内，有些属空白。

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