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泡沫金属结构性能关系模拟研究

赵明娟  
【摘要】:泡沫金属是一种由金属骨架较大孔隙率组成的新型多功能材料,具有重量轻、隔热、隔音、防震、耐冲击及优良的电学性能和可回收性等特点,适合了当前的发展要求,在航空、航天、海陆空武器装备、能源、交通、通信等方面都有着潜在的用途,成为近年来国际材料界研究的热点之一。 泡沫金属的研究主要集中在泡沫金属的研制制备,泡沫金属的结构特征和泡沫金属的性能及应用等几个方面。目前泡沫金属制备已取得了重大成功,人们已经能够运用多种不同的方法获得所要的泡沫金属,但对泡沫金属的结构性能研究却还不足,由于其结构性能将直接决定泡沫金属的应用前景,因此对其进行深入的研究,将是有重要意义的。泡沫金属优良的结构性能主要表现在机械性能、能量吸收性能、阻尼性能、热学性能、消声减震和电磁屏蔽性能等方面。目前研究的重点和主要方法,仍停留在实验测试研究的方法。随着计算机CAE技术的不断发展,用有限元模拟研究将成为材料研究的一个重要手段。 本文利用有限元软件进行泡沫金属结构性能(主要指机械性能和能量吸收性能)关系的模拟,关键点在于泡沫金属的压缩曲线,典型的压缩曲线有明显的三个阶段:(1) 线弹性区(2) 平缓塑变区(3) 高密集区。模拟研究的设计思路是把泡沫金属视为具有高密度缺陷的金属,只从几何构形方面考虑,其余均按实体金属的性质运行,满足金属的塑性变形基本定律。模拟研究的结果得到泡沫金属的近似压缩曲线,判断曲线的形状和走向来预测和评估一定孔隙率条件下,泡沫金属的机械性能和能量吸收性能。


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