泡沫金屬夾芯結(jié)構(gòu)的低速?zèng)_擊響應(yīng)分析.pdf

1、泡沫金屬夾芯結(jié)構(gòu)具有比強(qiáng)度、比剛度高，可設(shè)計(jì)性強(qiáng)，抗疲勞性能好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于航空航天技術(shù)、空間技術(shù)、民用建筑和交通運(yùn)輸?shù)裙I(yè)領(lǐng)域。
　　 在交通運(yùn)輸領(lǐng)域，磁懸浮列車的輕量化是設(shè)計(jì)和制造過(guò)程必須考慮的問(wèn)題，而現(xiàn)在一個(gè)卓有成效的手段就是使用泡沫金屬夾芯結(jié)構(gòu)。德國(guó)大眾汽車已經(jīng)使用泡沫金屬夾芯結(jié)構(gòu)作為汽車前置防撞吸能裝置；奧迪A8也已經(jīng)使用泡沫金屬夾芯結(jié)構(gòu)作為車身結(jié)構(gòu)。德國(guó)的BMW汽車公司資助了Karmann GmbH公司研究泡沫金

2、屬在BMW轎車上的應(yīng)用。
　　 在航空航天領(lǐng)域，由于泡沫金屬具有宏觀各向同性的特點(diǎn)，又有較好的抗屈曲和抗斷裂的優(yōu)點(diǎn)，波音公司利用泡沫鈦夾芯板做成直升機(jī)尾桁。因?yàn)橐子诩庸こ尚?，制造商正試圖用泡沫金屬夾芯結(jié)構(gòu)取代目前使用的二維蜂窩部件。此外，泡沫金屬還可以制造渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)部件和飛行器的著陸緩沖器。
　　 在建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，泡沫金屬夾芯結(jié)構(gòu)可以有效地減輕建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，減輕的比重可達(dá)80％～90％（300～400kg/m2的

3、混凝土或磚結(jié)構(gòu)可以用小于50kg/m2的夾芯結(jié)構(gòu)代替），同時(shí)其良好的抗沖擊性能在軍事建筑結(jié)構(gòu)防護(hù)方面也具有廣泛的應(yīng)用前景，并成為現(xiàn)今材料科學(xué)研究的熱點(diǎn)。
　　 以往研究泡沫金屬夾芯結(jié)構(gòu)都是在靜態(tài)或準(zhǔn)靜態(tài)下展開(kāi)的，但是其在實(shí)際的應(yīng)用中常常用來(lái)抵抗意外物體的沖擊作用，尤其是低速?zèng)_擊。泡沫金屬夾芯結(jié)構(gòu)的低速?zèng)_擊（LowVelocity Impact，簡(jiǎn)稱LVI）問(wèn)題一直是學(xué)者們關(guān)注研究的重要課題，但其成果卻非常有限。本文以胞狀鋁合金夾

4、芯結(jié)構(gòu)為例在此方面做了一些淺顯的研究工作。
　　 首先，對(duì)于泡沫金屬和泡沫金屬夾芯結(jié)構(gòu)的制備及力學(xué)性能做了簡(jiǎn)單的介紹。
　　 其次，根據(jù)Hopkison試驗(yàn)得出胞狀鋁合金與胞狀純鋁相比具有更好的抗沖擊吸能性能，再由單向壓縮試驗(yàn)得出胞狀鋁合金的應(yīng)力應(yīng)變曲線。
　　 然后，應(yīng)用應(yīng)力波理論分析得出夾芯結(jié)構(gòu)具有衰減應(yīng)力的作用。
　　 再然后，應(yīng)用大型非線性有限元分析軟件LS-DYNA，在單向壓縮試驗(yàn)得到的應(yīng)力應(yīng)變