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泡沫金属的基本力学性质及本构关系

甘秋兰  
【摘要】:泡沫金属具有许多传统密实金属和多孔聚合物不可比拟的优点,它兼具了功能材料和结构材料的特点,是一种很有发展前景的新型材料。 本文采用实验研究和理论分析相结合的方法,研究了泡沫金属的拉伸力学性能及其本构关系。主要包括如下内容: 简要地介绍了泡沫金属的发展、制备方法,特性及应用。 介绍了泡沫金属的结构形态,给出几个评价泡沫金属结构的参数,并分析了胞体结构参数(主要是相对密度)对泡沫材料力学性能的影响。此外,简单介绍了泡沫金属的基本力学性质。 对一种用电沉积法制成的开孔泡沫镍进行了一系列的准静态拉伸力学性能的测试。在实验研究的基础上,分析了相对密度、应变率和温度对泡沫镍拉伸力学性能的影响。实验表明,密度对泡沫镍的力学性能有很大的影响,其弹性模量、屈服强度、抗拉强度随密度的增大而增大;在本实验的应变率范围(准静态加载)内,应变率对泡沫镍的力学性能影响不大;温度的变化会显著影响泡沫镍的力学性能,弹性模量、屈服强度和抗拉强度随温度的升高而降低。还提出了泡沫镍的力学性能(模量与强度)随相对密度、应变率和温度变化的表达式,并用本实验结果进行验证,理论与实验结果吻合较好。 介绍了一种建立泡沫金属宏观唯象层次上的本构模型的方法。给出了一个包含应变率和温度的泡沫镍的拉伸本构关系。


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