冲击载荷作用下泡沫铝材料模型的参数研究.pdf

2008年10月强度与环境Oct.2008
第35卷第5期STRUCTURE&ENVIRONMENTENGINEERINGVol.35,No.5

冲击载荷作用下泡沫铝材料模型的参数研究

朱江辉1王志华2王富生1王安强1岳珠峰1

（1西北工业大学工程力学系西安710072；2太原理工大学应用力学所太原030024）

摘要：通过霍布金森杆冲击试验，研究将修改后的Liu与Subhash关于聚合物泡沫的本构模型应用
于泡沫铝材料的可行性，对不同相对密度下的材料模型参数进行拟合，并研究参数变化对应力应变
关系的影响。结果显示：该本构模型可以应用于泡沫铝材料模型的研究；材料相对密度和模型参数
变化对应力应变关系影响比较大；拟合曲线和试验曲线基本吻合，拟合得到的参数值对工程具有一

定的参考价值。
关键词：泡沫铝；聚合物泡沫；本构模型；材料参数；冲击载荷

中图分类号：O347文献标识码：A文章编号：1006-3919(2008)05-0043-06

Parameterstudyonmaterialmodelofaluminiumfoams
underimpactload

ZHUJiang-hui1WANGZhi-hua2WANGFu-sheng1WANGAn-qiang1YUEZhu-feng1

(1MechanicsofEngineering,NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi’an710072,China;
2Instituteofappliedmechanics,TaiYuanUniversityoftechnology,TaiYuan030024,China)

Abstract:ByHopkinsonbarimpacttest,thefeasibilitystudyonapplicationofconstitutivemodelabout
polymericfoamsproposedbyLiuandSubhasharemodifiedtoAluminumFoamsispresented.The
parametervaluesofthismodelfordifferentrelativedensitiesarefit.Inaddition,theinfluenceofparameter
varietyonstressandstrainrelationshipisstudied.Itisshowedthatthisconstitutivemodelcanbeapplied
tomaterialmodelstudyofaluminumfoams;thevarietyinfluenceofrelativedensityandmodelparameter
onstressandstrainrelationshipismorelarge;Fittingcurveisveryaccordtotestcurveandtheparameter
valuesbyfittinghassomereferencetoproject.
Keywords:aluminumfoams;polymericfoams;constitutivemodel;materialparameter;impactload

1引言

多孔金属泡沫材料是一种新型功能材料，具有减震、阻尼、吸音、隔音、隔热、强度增强

收稿日期：2008-04-29;修回日期：2008-09-01
基金项目：国家自然科学基金（10472094）；博士点基金（N6CJ0001）
作者简介：朱江辉（1985-），男，硕士研究生，研究方向：先进材料力学性能分析及结构优化设计；（710072）
西北工业大学410信箱.
44强度与环境2008年

和电磁屏蔽等物理性能。泡沫铝属于多孔金属泡沫材料的一种，是研究最为成熟的一种多孔金
属泡沫材料。国外对于泡沫铝的研究已经近五十年之久，相对而言国内起步较晚。
在泡沫铝材料本构模型的研究中，A.G.Hanssen等[1]建立了泡沫铝在单轴受压或静水压力下
的应变强化模型，并描述了多泡材料相对密度和屈服应力对应力应变关系的影响，但没有涉及
应变率的影响。Paul和Ramamurty[2]通过准静态压缩试验对闭孔泡沫铝的应变率敏感性研究时
发现，闭孔泡沫铝的塑性应力随着名义应变率的对数值呈双线性增长，应变率敏感性随着应变
率和应变的增加而增长。潘艺、胡时胜[3]等人采用分离式霍布金森压杆试验研究泡沫铝的动态
压缩时发现，当应变率在103s-1左右时，应变率对泡沫铝材料的动态应力应变曲线有显著的影
响，并且流动应力随着应变率的增加而增加，故应变率对建立泡沫铝的本构模型具有显著影响。
直接建立泡沫铝的本构模