闭孔泡沫铝

泡沫铝是以铝或者铝合金为基体，在其中均匀分布有大量孔洞的多功能轻质材料。泡沫铝根据内部孔洞形式不同可分为开孔和闭孔两种，开孔泡沫铝内部孔洞多为连通状态，因此也称通孔泡沫铝；闭孔泡沫铝内部孔洞为独立的、非连通状态。开孔和闭孔的泡沫铝具有不同的特性，应用于不同领域。开孔泡沫铝具有换热能力强、吸声性好、穿透性优、电磁波吸收性强等特点，可用作换热器、吸声墙、过滤器、电磁屏蔽材料等。对于闭孔泡沫铝，因其内部分布有大量孔洞，虽会导致铝的强度、刚度等力学性能有所降低，但其吸能能力大大提高；具有其他多孔塑料不具备的金属焊接性、各向同性、耐腐蚀、不老化等特点；同时具有致密铝没有的性质，比如低电导率、低热导率、低密度、优异的隔音性能、较高的能量吸收能力等；泡沫铝承受弯曲载荷时，表现出优异的比刚度，泡沫铝夹层三明治材料具有良好的抗剪强度和断裂强度。闭孔泡沫铝具有以上多种优异的性能，尤其是在碰撞吸能领域，能够在几乎恒定的压力作用下进行能量吸收，这是一般结构的材料所不能实现的，因此泡沫铝在汽车工业中极具发展潜力。同时，汽车的设计不能仅仅考虑材料的单一性能，还要考虑到材料刚度、抗冲击性、消声减振性、能量吸收性、声学、热学特性以及复杂形状的加工生产成本等问题，泡沫铝可以轻松地满足多功能性的要求，正是这种多功能性大大提高了泡沫铝在汽车工业应用的竞争力。泡沫铝目前已经应用到航空航天、高速列车、船舶、建筑、医疗、通信、化工等多个方面，在汽车工业中的应用研究也逐渐引起重视。在研究大量国内外相关文献的基础上，阐述了构建本构方程所需参数的试验获取方法，综述本构方程的发展现状，进而总结泡沫铝的微观结构建模方法和基于材料本构模型的有限元建模仿真方法。归纳总结出吸能材料的特点，并对存在争议的话题一应变率效应的研究状况进行了重点综述。最后以典型案例分析的形式讨论泡沫铝的轻质吸能特性在汽车工业中的应用可行性及发展前景，指出制约其快速发展的瓶颈，为今后的研究方向提供借鉴。探讨的主要内容为闭孔泡沫铝，提到的泡沫铝，包括其理论、特性、经验公式等，如未强调为开孔泡沫铝，则均指闭孔泡沫铝。