创新实验开题报告修改DING..docVIP

山西省普通高等学校大学生创新创业训练项目开题报告 ： 专 业： 工程力学 学 生 姓 名： 张伟、李进众、任国光、丁贺、彭颖吒： 泡沫金属填充汽车易撞部位的缓冲效果及力学性能测试 指 导 教 师: 徐 鹏 2012 年 月 日 ，但对其力学行为却少有研究．究其原因，一方面是由于金属泡沫材料的制备工艺尚不成熟，难以得到性能稳定的材料；另一方面是缺少需求，人们还没有注意到它的潜在应用价值．因此，当时人们对泡沫材料研究的重点主要在聚合物发泡材料上,正如文献［2］ 提出，从此奠定了泡沫力学研究的基础，在此之后，人们对泡沫材料的力学行为进行了广泛、深入和系统的实验研究和理论研究.关于金属泡沫材料力学行为的研究早期的工作很少，只有在Shaw 和Sata在1966年发表的文献中才给出了泡沫铝硬度的测量结果．之后，比较早的工作是Thornton Magee在1975年给出的，他们研究了铝合金泡沫的压缩屈服行为，认为泡沫结构中弯曲应力是破坏模式的一个重要特点．此外，他们还研究了具有相对密度为0.05—0.07的锌泡沫屈服应力和能量吸收能力与温度的依赖关系．1988 年，Lakes领导的课题组，在研究泡沫材料“负泊松比”问题时，也介绍了具有负泊松比的泡沫铜的制备及其压缩力学性能，提出具有内凹胞体结构的泡沫材料显示了负泊松比和较小的杨氏模量以及比普通泡沫高的回弹性．1989 年，Triantafillou等在研究多孔材料在多轴加载下的失效问题时，对开孔泡沫铝进行了单轴拉伸和压缩实验，但只提供了一种密度的结果．总之，90年代之前，金属泡沫材料力学行为的研究开展得很少．随着金属泡沫材料制备工艺的日益完善和制作成本的不断降低，尤其是金属泡沫材料应用领域的不断扩展，使人们对它的力学行为的研究给予了高度重视，1995年以后，每年都有不少文献发表，其关注程度甚至超过了对聚合物泡沫材料的研究．J．Miltz 等提出的吸能效率曲线和理想吸能效率曲线可以对泡沫材料的吸能性能进行评估。提出的吸能效率(Efficiency)和理想吸能效率（Ideality），分别定义为: 式中：为任意应变，为对应的应力，E为吸能效率(Efficiency)，I为理想吸能效率（Ideality）。该式表明吸能效率E 为泡沫所吸收的能量与对应应力的比值。 而我国在这方面的研究起步较晚,从20世纪80年代后期,东南大学、贵州科学院、同济大学、四川大学、哈尔滨工业大学、太原重型机械学院、洛阳工学院等院校才开始这方面的研究。目前国内外对此方面的研究归纳起来主要包括两大方面：一是有关多孔泡沫金属的制备工艺的研究；二是有关泡沫金属的性能的研究。具体泡沫金属的性能的研究情况如下： 力学性能 到目前国内外对多孔泡沫金属的力学性能的研究多集中于其单轴抗压行为和影响泡沫金属力学性能的因素（其最重要的结构参数有孔径，孔隙率，比表面积等）; 冲击性能 就目前对多孔泡沫金属冲击性能方面的抗冲击性能，多数研究对多孔泡沫的压缩应力—应变特征曲线分析得出的结论是：泡沫金属材料具有理想的抗冲击性能。此外还有从冲击波的实验来说明其对冲击波具有非常强的衰减特性。 能量吸收特性 泡沫铝优异的能量吸收特性使它广泛用于社会生产实践中，其作为填充汽车易撞部位教授在泡沫铝芯体夹层板的冲击力学性能研究译文中所用铝板为纯铝，厚度为0.3mm. 所用的泡沫铝由安徽省淮北市虹波泡沫金属材料厂生产制造，孔径为0.5～4.0mm，平均密度0.65g·cm-3. 泡沫铝芯体厚度12mm，试样直径为35mm，厚度为12.6mm，试样分3层，上下2层为铝板，中间为泡沫铝芯体，铝板和泡沫铝之间用环氧树脂粘结剂粘结. 试验采用分离式Hopkinson压杆(SHPB)装置，分别测试了泡沫铝芯体夹层板、单面粘贴铝板的泡沫铝及单纯泡沫铝在302s-1、520s-1和1560s-1应变率下的应力－应变曲线，通过分析，对其动态力学的吸能特性进行了研究. 单位体积泡沫铝芯体所吸收的能量可由下式来表达：式中：dε为泡沫铝芯体压缩至致密化开始时的应变量；σ为流动应力；ε为应变，而且最后得出结论：泡沫铝芯体夹层板在冲击载荷下的应力－应变曲线同样具有泡沫材料所具有的“三阶段”特性，即弹性区、屈服区、和致密区。 在相同的应变率作用下，泡沫铝芯体夹层板比泡沫铝具有更高的屈服强度和更好的缓冲吸能性能。 在不同的应变率下泡沫铝芯体夹层板表现出很强的应变率相关性，流动应力随应变率增加而增加. 太原科技大学学报中《冲击速度对开孔泡沫金属冲击动力学性能》一文中韩晋民、段中强、赵子龙研究了冲击速度对开孔泡沫铝冲击动力学性能的影响，并对这一过程进行了数值模拟和分析研究。结果表明，随着初始撞击速度的提高，应力传递速度和接触端面处的泡孔变形