泡沫鋁的吸能特性

多孔結(jié)構(gòu)材料可用作能量吸收材料。單位質(zhì)量小、能量吸收能力大的材料就具有較大的作用。泡沫鋁單位質(zhì)量小、強(qiáng)度較高,因此泡沫鋁具有很高的能量吸收能力。泡沫鋁在壓縮過程中,有高而寬的應(yīng)力平臺,可以在基本恒定的應(yīng)力下通過應(yīng)變來吸收能量。吸能能力由應(yīng)力應(yīng)變曲線下方的面積來求,因此屈服平臺高而寬時(shí),吸能能力越大。孔徑大小對屈服平臺的高度有一定的影響,所以可以找到一個(gè)合適的孔徑,使屈服平臺較高來提高其吸能能力。另外,其吸能能力隨孔隙率呈非單調(diào)變化,在某一孔隙率下具有大的吸能能力。

泡沫鋁阻尼性能

泡沫鋁材料的阻尼性能是指材料由于內(nèi)部的原因,將機(jī)械振動能不可逆地轉(zhuǎn)化為熱能的本領(lǐng)。利用材料的這種本領(lǐng),可減小所不希望的噪聲和振動。根據(jù)Zener的經(jīng)典理論,提高金屬材料阻尼性能的重要途徑之一,就是設(shè)法使缺陷之間的交互作用達(dá)到大,以獲得大的線性阻尼,或?qū)⒘W(xué)放大機(jī)制引人材料,以獲得較高的非線性阻尼。多孔材料顯然符合高阻尼材料的組織特征,而且實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明孔洞的存在,可在某些非金屬或金屬材料的阻尼響應(yīng)中發(fā)揮重要作用。

泡沫鋁作為一種宏觀多孔材料,由金屬骨架和孔隙組成,組織極不均勻,應(yīng)變強(qiáng)烈滯后于應(yīng)力,壓縮應(yīng)力一應(yīng)變曲線中包含一個(gè)很長的平穩(wěn)段,因而它是一種具有高能量吸收特征的輕質(zhì)高阻尼材料,在消聲減震等領(lǐng)域有著可觀的應(yīng)用前景。實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)：
（1）孔徑一定時(shí),泡沫鋁的內(nèi)耗隨孔隙率的增大而增大；
（2）孔隙率一定時(shí),泡沫鋁的內(nèi)耗隨孔徑的減小而增大；
（3）泡沫鋁的內(nèi)耗與應(yīng)變振幅密切相關(guān),隨振幅的增大而增大；
（4）泡沫鋁的內(nèi)耗在低頻范圍內(nèi)與頻率的變化無顯著關(guān)系。
在低阻尼的鋁中加人大量孔洞以后,可以顯著提高其阻尼本領(lǐng)。是由孔洞本身彈性模量近乎為零的軟質(zhì)性以及孔洞與基體之間形成的大量界面引起的。另外泡沫鋁內(nèi)部還存在其他大量微觀和宏觀的缺陷,泡沫鋁的阻尼機(jī)制是其缺陷的綜合效應(yīng),缺陷阻尼是其主要的阻尼機(jī)制。

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