泡沫铝-聚氨酯复合结构的缓冲性能研究

研究了以泡沫铝为基体,以聚氨酯为增强体组合而成的泡沫铝-聚氨酯复合结构,其综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。利用Ansys软件建立了泡沫铝-聚氨酯缓冲包装装置模型,通过分别填充体积比例为4.31%,8.04%及12.15%的泡沫铝,用Ansys对缓冲包装装置进行了应力分析,得到了装置各部分的变形情况,分析了装置的冲击吸振性能;仿真结果表明:在加速度达到7 800g时,该装置缓冲性能优于单体。     

泡沫铝填充金属薄壁管复合结构的研究进展

泡沫铝由于具有出色的力学、电学、热力学性能而被人们广泛关注和应用。为了拓展泡沫铝的应用领域,研究者在制备高性能的铝基复合泡沫方面付出了大量的努力。研究表明,通过添加不同种类增强体制备复合泡沫的方法虽然可以提高复合泡沫的强度,但是会引起各种不同的问题。例如,硬质陶瓷颗粒(SiC颗粒、Al_2O_3颗粒等)作为增强体可以提高复合泡沫的抗压强度,但是会增强材料的脆性;纤维和晶须这种二维增强相可以在一定程度上降低增强体带来的脆性,但是仍存在增强体难以均匀分布、处理方法繁琐且界面反应控制较难等问题。因此,无论是泡沫铝还是复合泡沫,都鲜有单独使用的情况,多数情况下是与其他强度较高的部件组合成复合构件使用,例如泡沫铝夹芯板、泡沫铝填充金属薄壁管等复合结构。泡沫铝填充金属薄壁管复合结构是将泡沫铝芯材通过多种方式填入薄壁金属管中并实现二者的有效连接而组成的特殊结构。目前实现填充的方法可分为外加填充法与原位制备法。泡沫铝填充金属薄壁管结构不仅具有优异的吸能特性和阻尼性能,还具有一定的韧性和较高的独立承载能力。作为一种新型的复合结构,泡沫铝填充金属薄壁管在减震吸能、吸声降噪等方面的潜在优势极其引人关注。尤其是泡沫铝填充金属薄壁管复合结构在汽车制造业领域具有的巨大应用潜力和广阔应用前景引起了研究者们的重视。相较于传统的减震吸能结构,泡沫铝填充金属薄壁管在汽车制造业领域中的应用具有三大优势:(1)在不削减车身强度的情况下极大减轻车身的质量,减少汽车的油耗及尾气排放;(2)在受到撞击时依靠自身塑性变形吸收绝大部分碰撞能量并及时将冲击分散到车身主体上,避免局部集中变形过大对车内乘客造成伤害,充分保证车内人员的人身安全;(3)回弹变形很小,可以有效避免事故中人体受到二次伤害。目前复合结构最为常见的应用是作为汽车的保险杠、副车架、前纵梁等防撞吸能部件,在降低生产成本的同时也提高了汽车的安全系数。本文介绍了泡沫铝填充金属管复合结构的主要制备方法和性能特点,阐述了国内外对该种复合结构的研究现状,并对其未来的研究方向进行了展望。     

闭孔泡沫铝缓冲性能及其变形失效机理研究

在闭孔泡沫铝的准静态压缩实验基础上,研究不同孔隙率下的力学性能和吸能性能,分析其压缩变形机理。结果表明,闭孔泡沫铝的压缩过程存在明显的3个阶段:线弹性阶段、塑性平台阶段和致密化阶段。随着孔隙率的增大,闭孔泡沫铝的屈服强度、弹性模量和压实应力均减小。在压缩过程中,吸能效率和理想吸能效率均是先上升后下降。孔隙率对吸能效率影响较大,对最大理想吸能效率影响不大。将理想吸能效率曲线和吸能效率曲线结合可以选择合适的缓冲材料,发挥其最佳吸能特性。闭孔泡沫铝在准静态压缩条件下有良好的塑性变形能力,变形呈逐层破坏的特征。     

泡沫铝及其复合结构的制备和应用现状

泡沫铝因具有低密度、高比刚度、缓冲、减震等诸多优良特性而引起了人们越来越多的关注,并且逐渐在汽车、航空等领域得到广泛运用.泡沫铝复合结构是由泡沫铝芯与外层的致密金属通过各种连接方式所组成,其形状各异且具有比单纯泡沫铝更加优异的性能.综述了国内外泡沫铝及其复合结构的应用现状,讨论了其制备方法并对其发展前景进行了展望.     

泡沫铝-聚氨酯复合材料力学及吸能性能分析

目的 研究泡沫铝相对密度、孔径对泡沫铝-聚氨酯复合材料准静态压缩力学性能、吸能性能、吸能效率和理想吸能效率的影响。方法 将制备的泡沫铝-聚氨酯复合材料试样在万能材料试验机上进行准静态压缩试验,得出对应的应力-应变曲线,由应力-应变曲线分析材料的吸能性能、吸能效率、理想吸能效率。结果 当泡沫铝孔径一定,泡沫铝相对密度由0.350提升至0.384时,泡沫铝-聚氨酯复合材料屈服强度提升了4.38 MPa,而最大吸能效率由0.29下降至0.27,准静态压缩性能有所提高。当泡沫铝相对密度一定,泡沫铝孔径由5 mm增加至9 mm时,泡沫铝-聚氨酯复合材料屈服强度提升了6.16 MPa,而最大吸能效率由0.25升高到0.27,准静态压缩性能有所提高。结论 当进行准静态压缩时,泡沫铝-聚氨酯复合材料压缩性能随相对密度的增大而增大,随孔径的增大而增大;泡沫铝-聚氨酯复合材料的吸能性能随相对密度的增大而增大,随孔径的增大而增大;泡沫铝-聚氨酯复合材料的最大吸能效率随相对密度的增大而减小,随孔径的增大变化微小。     

泡沫铝复合结构传递损失分析

泡沫铝作为一种新型功能材料,具有吸声、减振的优良性能。将泡沫铝材料与基板组合成复合结构,分析该复合结构的隔声性能,与该复合结构的传递损失计算方法。用数值计算分析不同厚度的泡沫铝对复合结构的传递损失的影响,并进行实验验证。结果表明,双层复合板传递损失的实验值与理论预测吻合性较好,泡沫铝层厚度对复合结构的传递损失影响较大。     

玻璃纤维/玻璃微珠混杂增强聚氨酯泡沫铝压缩性能研究

通过实验制备了泡沫铝、聚氨酯泡沫铝(PUF泡沫铝)和增强PUF泡沫铝试件,并对它们的压缩性能进行了研究.结果表明,增强PUF泡沫铝尤其是混杂增强PUF泡沫铝的压缩性能优于纯泡沫铝和PUF泡沫铝,且当玻璃纤维含量为4.5％(质量分数)、玻璃微珠含量为1.5％(质量分数)时,混杂增强PUF泡沫铝复合材料的增强效果最好,可作为一种缓冲性能很好的防护材料.     

泡沫铝孔单元结构模型及压缩特性研究

泡沫金属是近年发展起来的一种新型结构功能材料.对熔体发泡法制备的泡沫铝进行压缩实验,测试了其压缩应力-应变曲线,探讨了压缩变形过程的机理.结果表明,泡沫铝压缩过程具有明显的三阶段变形特征,即弹性段、塑性变形平台段和压实段.压缩性能显示随泡沫铝孔隙率和孔径升高,屈服强度和压实强度下降,且随着颗粒增强剂SiCp的加入,泡沫铝强度得到较大提高.同时,初步建立起理想的孔单元结构模型,推导出孔隙率与孔结构(孔径、壁厚、孔分布)的关系.     

基于泡沫铝“三明治”结构的吸能装置设计与吸能仿真分析

研究泡沫铝“三明治”结构应用于大冲击能量吸能装置的设计,给出了泡沫铝材料用于吸能装置的设计方法与步骤,设计出可吸收2.232 MJ能量的新型斜井跑车防护装置.利用LS/DYNA进行该装置的碰撞仿真分析,发现泡沫铝在高速冲击中逐层压溃,具有很好的缓冲吸能效果;在冲击过程中,瞬时吸能速率随着泡沫铝变形的加剧和结构强度的提高而增大,冲击中泡沫铝“三明治”结构出现粘结失效.     

高速冲击泡沫铝填充管的瞬态分析

泡沫铝具有减震和吸收冲击能量的良好特性。但由于泡沫铝自身强度较低,单独作为承载和吸能构件实用意义不大。将泡沫铝作为填充材料能充分发挥泡沫铝的优良性能。采用数值模拟方法研究低密度Duocel泡沫铝填充薄壁方钛管和圆钛管在30m/s的匀速冲击载荷作用下的瞬态吸能特性。提出柱壳比(R)作为比较不同截面形状的泡沫铝填充结构的依据。研究发现泡沫铝填充方钛管的比吸能为ES(F+P)A=0.438J;圆钛管的比吸能为EC(F+P)A=0.344J。泡沫铝填充方钛管的吸能效果好于圆钛管,前者是后者的1.273倍。在相互作用和影响下,泡沫铝柱和管的变形模式和力学性能都发生了较大的改变,被泡沫铝填充的方管的屈曲波长变短,圆管则与之相反。粘合后,泡沫铝柱和管具有类似的力—位移曲线和相似的力学性质。     

真空渗流法制备的通孔泡沫铝的吸声性能

研究了真空渗流法制备的通孔泡沫铝的吸声性能、通孔泡沫铝的孔结构参数及厚度对通孔泡沫铝吸声性能的影响。试验结果表明 ,真空渗流法制备的通孔泡沫铝具有较大的吸声系数 ,而且随孔径减小或孔隙率、厚度增加 ,所制备通孔泡沫铝的吸声性能提高     

聚合物吸能材料改性方法研究进展

目的 进一步提升聚合物吸能材料的吸能性能,促进聚合物吸能材料的研究与推广应用。方法 在对常见聚合物吸能材料进行分类的基础上,研究国内外聚合物吸能材料的改性效果,系统梳理不同类型聚合物吸能材料的改性方法,明确改性过程中存在的主要问题,对比分析不同改性方法的优缺点。结论 现有聚合物吸能材料在改性剂、制备工艺和改性方法上存在不足,对于改性剂的使用,需针对特定性能选择不同功能的改性剂,并添加合适的相容剂,以解决相容性差的问题。将来还需进一步加强对改性剂和基体相互作用机理的了解,研发新型功能化材料;对于改性方法的选择,需针对不同的加工条件和生产数量选择合适的制备工艺和方法,未来还应探索更多新技术和改性方法,以提高工业化生产速度。     

硬质聚氨酯泡沫塑料抗爆炸冲击作用的研究

硬质聚氨酯泡沫塑料具有刚度小、材质松散、易于吸收爆炸能量的特点。本文根据硬质聚氨酯泡沫塑料的这些性能和特点,结合军事工程的要求,介绍了硬质聚氨酯泡沫塑料在在抗爆、隔爆方面的应用情况。通过一个简化的防护工事的抗爆性能分析,说明硬质聚氨酯泡沫塑料具有良好的抗爆、隔爆性能,非常适合于防护工程的应用。     

提高泡沫铝板低频吸声性能的实验研究

泡沫铝板后设置一定的空腔深度,可获得在中高频段较宽频带的吸声性能。文章介绍采用在泡沫铝板背面复合薄膜形成复合板吸声结构。可使其低频吸声性能获得较大幅度提升。     

基于嵌入超表面的雷达吸波结构带宽拓展方法研究

提出了一种基于嵌入十字形超表面的雷达吸波结构带宽拓展方法,仿真了超表面的十字形参数变化对结构材料吸波性能的影响,通过十字形结构单元的表面电流情况分析了产生共振的原因;仿真和实验结果都表明所设计的超表面嵌入雷达吸波结构后,在16.6 GHz附近增加了一个较大吸收峰,峰值达到了-33.4 dB,在雷达吸波结构材料厚度及面密度基本不变的情况下拓宽了其高频吸波效果。     

Depth of penetration prediction for closed-cell aluminum foam experiencing impact of different shape projectiles

In this study, we combined dynamic cavity expansion theory and the Poncelet resistance formula to investigate varying penetration depth of closed-cell aluminum foam impacted by ogival-nose, truncated-ogive nose, and hemispherical-nose projectiles. We employed the explicit finite element program LS-DYNA to predict the penetration depth of projectiles at normal impact. A high-pressure air gun was also used to propel the projectiles. Finally, we compared the results of the theoretical model, experiments, and numerical simulation.     

泡沫铝层合结构矿用溜槽的减振降噪性能研究

为了降低煤矿溜槽工作时的噪声,探索溜槽降噪的新途径,提出将泡沫铝层合结构用于制造矿用溜槽。针对溜槽工作的特点,设计泡沫铝层合结构矿用溜槽的新结构,并运用理论分析和实验分析的方法对其减振降噪性能进行研究。结果表明,用泡沫铝层合结构制造溜槽,可提高溜槽的降噪及环保性能。     

泡沫铝填充薄壁金属管塑性变形缓冲器吸能特性的试验研究

摘要：通过试验方法研究了泡沫铝填充薄壁金属管塑性变形缓冲器在准静态作用下的吸能特性。首先,进行了泡沫铝,薄壁金属管塑性变形缓冲器及泡沫铝填充薄壁金属管塑性变形缓冲器的轴向压缩试验。然后,根据试验结果,对泡沫铝填充薄壁金属管塑性变形缓冲器的吸能特性进行了分析,并与独立的泡沫铝及薄壁金属管塑性变形缓冲器的吸能特性进行了比较。结果表明,泡沫铝填充薄壁金属管塑性变形缓冲器的吸能特性有了很大的提高。在吸收的能量一定时,泡沫铝填充结构能够减少吸能结构所需要的体积与质量。     

中高温太阳能选择性吸收涂层的研究进展

近年来太阳能中高温选择性吸收涂层的研制及应用成为人们关注的焦点.对中高温涂层的国内外研究现状做了详细描述,着重介绍了金属陶瓷吸收涂层和半导体金属光干涉涂层,并提出一种新型的具有核壳结构纳米级金属陶瓷复合涂层,理论上其具有很好的光学性能及高温稳定性.