泡沫鋁子彈撞擊下多孔金屬夾芯板的塑性動(dòng)力響應(yīng)研究二

引言

多孔材料是一種由形成孔穴的棱邊和壁面的固體桿或固體板所構(gòu)成的相互聯(lián)結(jié)的網(wǎng)絡(luò)體，自然界中普遍存在，人們應(yīng)用天然多孔材料已有數(shù)千年的歷史，這些天然多孔材料都可長(zhǎng)期承受很大的靜態(tài)載荷和周期載荷。人類(lèi)對(duì)天然多孔材料的結(jié)構(gòu)應(yīng)用歷史與人類(lèi)發(fā)展史同步。進(jìn)入二十世紀(jì)以來(lái)，天然多孔材料早已不能滿足人們生活和生產(chǎn)的需要，人造多孔材料因此出現(xiàn)。

現(xiàn)在人們已經(jīng)能夠制造出各種各樣的多孔材料。最簡(jiǎn)單的有由平行棱柱形孔穴構(gòu)成的蜂窩狀材料，用以制作輕質(zhì)結(jié)構(gòu)部件。更為人們所熟悉的是聚合物泡沫材料，它們幾乎可被應(yīng)用于任何場(chǎng)合，從可處理的咖啡杯到飛機(jī)座艙的沖擊墊等等。除此之外，由金屬、陶瓷和玻璃等作為機(jī)體的泡沫材料也能夠制造出來(lái)，和實(shí)體結(jié)構(gòu)材料相比，多孔材料由于具有優(yōu)異的力學(xué)性能，在汽車(chē)、鐵路、船舶及航空航天等領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。在受到壓縮時(shí)，多孔材料呈現(xiàn)一個(gè)幾乎保持恒定應(yīng)力的大的變形過(guò)程，具有很好的能量吸收能力。因此，作為吸能裝置，被廣泛用于可能遭受高速?zèng)_擊的結(jié)構(gòu)中（例如高速鐵道車(chē)輛前部的吸能器，宇宙飛船的著陸墊以及軍事工業(yè)中的復(fù)合抗暴結(jié)構(gòu)等），以避免內(nèi)含物遭受危險(xiǎn)應(yīng)力的作用。在包裝界，多孔材料更是包裝吸能材料的首選。同時(shí)還可有效地應(yīng)用于聲音吸收、電磁屏蔽和振動(dòng)阻尼等方面。此外，多孔材料能夠?qū)⒍喾N性能結(jié)合在一起(這是傳統(tǒng)材料所不能達(dá)到的)，例如綜合低密度、高剛度、沖擊吸能性、低熱導(dǎo)率、低磁導(dǎo)率和良好阻尼性等。因此，在需要綜合利用這些性能的領(lǐng)域，多孔材料也有著廣闊的應(yīng)用前景，其中最引人注日的是多孔金屬材料。

多孔金屬材料是一種在金屬基體中含有一定數(shù)量、一定孔徑尺寸、一定孔隙率的金屬材料。它出金屬骨架和內(nèi)部的孔隙組成，同樣具有許多結(jié)構(gòu)及性能上的優(yōu)點(diǎn)。但出于其本身強(qiáng)度不高，因而在很多應(yīng)用領(lǐng)域受到限制。而傳統(tǒng)的致密金屬雖然具有高于單純泡沫金屬的強(qiáng)度，但能量吸收等性能低于單純泡沫金屬。若把兩種材料組成夾芯結(jié)構(gòu)使用，在充分發(fā)揮多孔材料自身特點(diǎn)的同時(shí)解決了強(qiáng)度低的問(wèn)題，因其具有的優(yōu)勢(shì)，越來(lái)越受到學(xué)術(shù)界和工程界的重視。