三十一、闭孔泡沫铝及其夹芯结构的高温力学行为研究

结果和讨论⑴
闭孔泡沫铝准静态单轴压缩平台应力随温度的变化关系如下式：
σ_pt=3.38*(1-T/T_m)                 (2.35)
式中温度取摄氏单位制，T_m是闭孔泡沫铝基体材料的熔化温度，因此可得k=-3.38/T_m，其中本文闭孔泡沫铝材料T_m=660°C。
为验证理论模型的可靠性和实用性，数值模拟中分别选取均匀温度场T₀=T₁=25°C和T₀=T2₁=500°C的泡沫铝杆撞击，两种温度下泡沫铝的平台应力分别为σ₀=3.25MPa和σ₀=0.82MPa。根据方程(2.27),临界长度为L_c=200mm时泡沫铝杆的临界冲击速度分别为V_cl=150.57m/s和v_c2=75.82m/s。两种均匀温度下泡沫铝杆中冲击波波阵面的拉格朗日位置的理论预测解和数值解比较以及泡沫铝杆中的压缩应变分布，其中理论预测结果由方程(2.22)给出，冲击时间分别为l_end1=2.345ms和t_end2=5.065ms。
冲击过程中，两种定义方法得到的冲击波波阵面位置几乎完全重合，只是在冲击过程快结束时由于泡沫铝杆支撑端的反射导致两种方法的结果出现差别。质量块冲击速度的理论预测与数值计算结果也较好地吻合。在由理论模型得到的临界速度冲击v_c过程中，当冲击速度降为零时冲击波波阵面几乎刚好到达临界长度L_c的位置，泡沫铝杆刚好被完全压实。采用R-P-P-L材料模型得到的理论预测结果与采用实验得到的真实材料模型的数值计算结果较好地吻合，从而有效地证明了理论模型的可靠性。由于真实材料模型中应变硬化的影响，数值计算得到的冲击波波阵面比理论预测结果稍微偏小。同时冲击过程后期由于冲击速度降低，泡沫铝变形进入过渡模式，变形不再集中于很窄的变形带中，因而泡沫铝支撑端应变变小且变形区域变宽。