泡沫铝子弹撞击下多孔金属夹芯板的塑性动力响应研究二

引言

多孔材料是一种由形成孔穴的棱边和壁面的固体杆或固体板所构成的相互联结的网络体，自然界中普遍存在，人们应用天然多孔材料已有数千年的历史，这些天然多孔材料都可长期承受很大的静态载荷和周期载荷。人类对天然多孔材料的结构应用历史与人类发展史同步。进入二十世纪以来，天然多孔材料早已不能满足人们生活和生产的需要，人造多孔材料因此出现。

现在人们已经能够制造出各种各样的多孔材料。最简单的有由平行棱柱形孔穴构成的蜂窝状材料，用以制作轻质结构部件。更为人们所熟悉的是聚合物泡沫材料，它们几乎可被应用于任何场合，从可处理的咖啡杯到飞机座舱的冲击垫等等。除此之外，由金属、陶瓷和玻璃等作为机体的泡沫材料也能够制造出来，和实体结构材料相比，多孔材料由于具有优异的力学性能，在汽车、铁路、船舶及航空航天等领域得到越来越广泛的应用。在受到压缩时，多孔材料呈现一个几乎保持恒定应力的大的变形过程，具有很好的能量吸收能力。因此，作为吸能装置，被广泛用于可能遭受高速冲击的结构中（例如高速铁道车辆前部的吸能器，宇宙飞船的着陆垫以及军事工业中的复合抗暴结构等），以避免内含物遭受危险应力的作用。在包装界，多孔材料更是包装吸能材料的首选。同时还可有效地应用于声音吸收、电磁屏蔽和振动阻尼等方面。此外，多孔材料能够将多种性能结合在一起(这是传统材料所不能达到的)，例如综合低密度、高刚度、冲击吸能性、低热导率、低磁导率和良好阻尼性等。因此，在需要综合利用这些性能的领域，多孔材料也有着广阔的应用前景，其中最引人注日的是多孔金属材料。

多孔金属材料是一种在金属基体中含有一定数量、一定孔径尺寸、一定孔隙率的金属材料。它出金属骨架和内部的孔隙组成，同样具有许多结构及性能上的优点。但出于其本身强度不高，因而在很多应用领域受到限制。而传统的致密金属虽然具有高于单纯泡沫金属的强度，但能量吸收等性能低于单纯泡沫金属。若把两种材料组成夹芯结构使用，在充分发挥多孔材料自身特点的同时解决了强度低的问题，因其具有的优势，越来越受到学术界和工程界的重视。