泡沫鋁子彈撞擊下多孔金屬夾芯板的塑性動(dòng)力響應(yīng)研究三

多孔金屬夾芯結(jié)構(gòu)

多孔金屬夾芯板是由兩層較薄的面層板和中間較厚的輕質(zhì)多孔芯層構(gòu)成。選用不同的面層板和芯層材料可以組成不同的夾芯板結(jié)構(gòu)，面板可以是鋁板、鋼板、木板、纖維混凝土塑料板或混凝土板等。金屬面板具有強(qiáng)度高、硬度大、導(dǎo)熱、導(dǎo)電、易切削加工、防止風(fēng)化、防火、防腐蝕、可回收等特點(diǎn)。芯層材料可以是泡沫金屬、泡沫塑料、硬質(zhì)泡沫材料、蜂窩材料以及格柵材料等。多孔金屬夾芯結(jié)構(gòu)在國防、交通、軌道、車輛、汽車、建筑、機(jī)械等多種行業(yè)具有廣泛的用途。

泡沫芯體夾芯板的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

泡沫芯體夾芯板結(jié)構(gòu)，因其面板較薄，主要為泡沫芯體。因此具有如下特點(diǎn)：

(1)密度小，重量輕；

(2)良好的抗沖擊性能，優(yōu)越的吸能減震特性；

(3)隔熱、隔音、降噪性能優(yōu)良；

(4)設(shè)計(jì)靈活，制造工藝簡單，材料產(chǎn)品成本低，經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益高；

(5)若面板為金屬板，則可以防火、電磁屏蔽、導(dǎo)電、導(dǎo)熱、便于加工，易于回收等優(yōu)點(diǎn)；

(6)若面板、泡沫芯體都為金屬，則易于焊接，可制造復(fù)雜構(gòu)件。泡沫芯體夾芯板雖然有許多優(yōu)點(diǎn)，但也有不足之處：如抗彎曲、抗拉伸、抗剪切性能差，不適用于承載構(gòu)件。

多孔金屬夾芯板的主要性能

多孔金屬夾芯板具有較強(qiáng)的能量吸收能力，主要原因是結(jié)合了較厚的芯層材料，因此有必要首先了解芯層材料的相關(guān)性能。

多孔材料的性能

幾乎任何物質(zhì)都能制備出多孔材料：金屬、塑料、陶瓷、玻璃以及復(fù)合材料等。多孔材料的性能主要有熱性能、電性能以及力學(xué)性能。這里主要介紹金屬制備的多孔材料的性能。

多孔金屬材料的導(dǎo)熱性主要由其實(shí)體部分的導(dǎo)熱所決定，而氣體(液體)的作用、穿越氣孔的熱輻射、孔內(nèi)的對(duì)流所起的作用卻很小。導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性的表現(xiàn)相同。多孔金屬的導(dǎo)電、導(dǎo)熱能力等于其實(shí)體的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能，實(shí)體的相對(duì)密度ρ*/ρs，以及熱流的幾何通道所決定的有效系數(shù)三者的乘積。如果相對(duì)密度的改變是由于孔壁或孔棱厚度的比例變化或是由孔壁和孔連接處不變時(shí)孔徑的增加而引起的，那么該有效系數(shù)應(yīng)是-個(gè)常數(shù)。

與導(dǎo)熱性能和導(dǎo)電性能相比，多孔金屬材料的力學(xué)性能對(duì)于承載結(jié)構(gòu)顯得尤為重要。多孔金屬材料可分為彈性、彈塑性及脆性三種。壓縮性能中，這三種類型的材料具有相似的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，在低應(yīng)力下表現(xiàn)為線彈性，接著是一個(gè)長長的坍塌平臺(tái)，然后為應(yīng)力陡然升高的密實(shí)化階段。盡管具有相似的力學(xué)行為，但起因和機(jī)制不同。在開始加載時(shí)，孔壁在一定彈性變形后，出現(xiàn)坍塌，接著或高或低的應(yīng)力平臺(tái)。其中，對(duì)于彈性體材料，坍塌是由孔壁的彈性屈曲所造成的，可恢復(fù)；對(duì)于具有塑性屈服點(diǎn)的材料，坍塌由彎曲邊的最大力矩截面處形成塑性鉸所造成；而對(duì)于脆性材料，坍塌則是由脆性斷裂所造成；顯然，后兩者是不可恢復(fù)的。拉伸的初始變形過程與壓縮過程十分相似，但是在進(jìn)一步的變形中，其應(yīng)力-應(yīng)變曲線與壓縮就不同了。