多孔材料力學(xué)性能與結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、 多孔材料概述 多孔材料的壓縮性能 多孔材料的拉伸性能 多孔材料的力學(xué)性能指標(biāo) 金屬多孔材料力學(xué)性能的其他表征 典型金屬多孔材料力學(xué)性能的研究進(jìn)展 基于改善多孔材料力學(xué)性能的結(jié)構(gòu)設(shè)計目錄目錄相對密度低，比模量、相對密度低，比模量、比強(qiáng)度高，具有良好的比強(qiáng)度高，具有良好的減振和能量吸收能力減振和能量吸收能力閉孔閉孔蜂窩結(jié)構(gòu)蜂窩結(jié)構(gòu)通孔通孔泡沫結(jié)構(gòu)泡沫結(jié)構(gòu)孔隙率（密度）、孔徑、通孔隙率（密度）、孔徑、通孔度、密度及比表面積等孔度、密度及比表面積等第一階段：彈性變形階段第二階段：屈服平臺階段第三階段：致密化階段閉孔3*)(shsCEE通孔2*)(sfsCEE失效類型失效類型臨界應(yīng)力臨界應(yīng)力閉孔閉孔通

2、孔通孔彈性彎曲彈性彎曲el*/Es0.15(*/s)30.05(*/s)2塑性變形塑性變形pl*/s0.5(*/s)20.3(*/s)3/2開裂開裂f*/f0.33(*/s)20.65(*/s)3/2壓縮模量屈服應(yīng)力值其中為環(huán)拉強(qiáng)度，F(xiàn)為破壞金屬多孔環(huán)時的瞬時力，S為多孔圓環(huán)受力面積鑄造型 典型代表：泡沫鋁 低密度泡沫鋁的密度值通常為0.41.0g/cm3，有時也可達(dá)到0.2 g/cm3。 缺陷：孔壁比較脆弱且有褶皺現(xiàn)象，存在著裂紋；而且泡沫鋁內(nèi)部存在著孔坍塌等現(xiàn)象。纖維燒結(jié)型 在孔隙度相同時，燒結(jié)金屬纖維多孔材料的能量吸收能力是泡沫鋁的 10 倍左右。 在孔隙度相同的情況下，纖維越細(xì)，燒結(jié)金

3、屬纖維多孔材料壓縮屈服強(qiáng)度越高。 燒結(jié)溫度越高，保溫時間越長，所得到多孔材料孔結(jié)構(gòu)越好。粉末燒結(jié)型 米國發(fā)等利用尿素作為造孔劑通過粉末燒結(jié)法制備了鎳基合金多孔材料。該材料孔隙分布均勻、孔形為球形，孔徑大小一致。通過力學(xué)性能檢測，發(fā)現(xiàn)該材料具有優(yōu)良的能量吸收性能；其壓縮強(qiáng)度和剪切模量隨孔隙率和孔徑的增加而下降。當(dāng)多孔材料中兩相組分的剪切模量比值不一樣的時候，分別設(shè)計成了不同的結(jié)構(gòu)來滿足力學(xué)性能的要求。 依據(jù)金剛石的晶體結(jié)構(gòu)設(shè)計的泡沫骨架具有和的特點 雙重孔徑泡沫金屬的彈性模量和壓縮強(qiáng)度均明顯高于相同密度的單一孔徑泡沫金屬，相對密度為0.18的雙重孔徑泡沫金屬彈性模量和屈服應(yīng)力比單一孔徑泡沫金屬分別提高達(dá)90%和60%； 材料彈性模量隨孔徑