泡沫铝夹芯板
拉压弹性模量差异对泡沫铝夹芯板三点弯曲模拟的影响
拉压弹性模量差异对泡沫铝夹芯板三点弯曲模拟的影响强斌;刘宇杰;阚前华;陈哲【摘要】泡沫铝材料是一种典型的拉压双模量材料，即受拉与受压时弹性模量不同。
使用ABAQUS 有限元软件对泡沫铝夹芯板的三点弯曲行为进行了模拟。
首先，对泡沫铝芯层采用可压缩泡沫模型，通过对芯层的受拉区和受压区采用不同的弹性模量来讨论拉压弹性模量差异对夹芯板三点弯曲行为的影响。
同时，在泡沫铝压缩响应一致的情况下，对可反映拉压弹性模量差异的孔洞模型和未考虑拉压弹性模量差异的可压缩泡沫模型的夹芯板三点弯曲模拟结果进行了比较。
研究表明，泡沫铝芯层的弹性模量对夹芯板的三点弯曲行为模拟有较大影响。
若不考虑泡沫铝拉压弹性模量的差异，得到的夹芯板三点弯曲情况下的加载刚度和屈服荷载明显偏低。
%Aluminum foam was a typical bimodulous material with different elastic moduli in tension and com-pression.The three-point bending behaviors of sandwich panel were simulated using ABAQUS FEA software. The crushable foam material constitutive model was used to simulate aluminum foam core,and the different e-lastic moduli were adopted in tension and compression zone to study the influence of the elastic moduli.Fur-thermore,the void model with bimodulous character was usedto simulate the three-point bending response of aluminum foam sandwich panels.Based on the same monotonic compression response of aluminum core,the simulated results of void model were compared with that of crushable foam model without bimodulous charac-ter.It was shown thatthe elastic moduli of aluminum foam core has a great influence on the three-point bending behavior of aluminum foam sandwich panels.If thebimodulous effects of aluminum foam was neglected,the simulated loading stiffness and yield load are obviously on low side for the three-point bending behaviour of alu-minum foam sandwich panel.【期刊名称】《功能材料》【年(卷),期】2013(000)018【总页数】5页(P2701-2705)【关键词】拉压双模量;泡沫铝夹芯板;可压缩泡沫模型;三点弯曲;数值模拟【作者】强斌;刘宇杰;阚前华;陈哲【作者单位】西南交通大学力学与工程学院，四川成都 610031;西南交通大学力学与工程学院，四川成都 610031;西南交通大学力学与工程学院，四川成都610031;西南交通大学力学与工程学院，四川成都 610031【正文语种】中文【中图分类】TG146.21 引言泡沫铝作为一种新型的轻质功能材料，其具有低密度、高强度、高刚度比、吸声、吸能等特性，被广泛应用于航天航空、汽车、建筑装饰等领域[1，2]。
基于MSC软件的泡沫铝夹芯板的动力学建模
基于MSC软件的泡沫铝夹芯板的动力学建模作者：南京航空航天大学谢益新王轲摘要：泡沫夹芯板是一种新型结构材料，本文试结合模态试验，利用MSC 软件将泡沫铝夹芯简化为标准蜂窝结构模型来进行快速建模。
首先通过模态试验测得泡沫铝夹芯板的动力学特性，再基于孔隙率相等准则用标准蜂窝结构模型替代泡沫夹芯，再结合首阶模态计算与试验结果的对比确定蜂窝壁厚。
文中对一种实际泡沫夹芯板进行建模，其结果初步证明了用标准蜂窝结构模拟泡沫铝夹芯结构的可行性。
关键词：泡沫铝；动力学实验；标准蜂窝；动力学模型1 引言泡沫金属是孔隙度到达90%以上的，具有一定强度和刚度的多孔金属。
而泡沫铝是一种在铝基体中均匀分布着大量连通或不连通孔洞的新型轻质多功能材料。
泡沫铝合金由于其孔隙率高，比表面积大，密度低，具有多种特性，而被广泛应用于冶金、建筑、机械、交通、化工、通讯、民用等方面。
泡沫铝合金的性能包含力学性能、超声衰减性能、电磁屏蔽性能、隔热性能、流通性能等。
影响泡沫铝性能的因素有很多．其中．制备工艺、基体材料、细观胞体形貌及孔隙度的不同均可能会影响其性能。
甚至会带来很大差异。
目前人们对泡沫铝合金性能的研究主要集中在力学性能和吸能性能的研究上。
本论文利用模态试验测得泡沫铝夹芯板的动力学特性，针对泡沫铝夹芯板的特点、性质，以标准蜂窝结构来模拟泡沫铝夹芯，利用MSC 软件进行结构建模，计算其模态。
而后结合动力学试验结果来修正有限元模型中特定参数。
所做工作旨在验证用标准蜂窝结构来模拟泡沫铝夹芯的方法，实现泡沫铝夹芯板的简单快速建模。
2 研究方法：泡沫铝的性能除依赖于相对密度和铝的金属特性外，还取决于多孔隙的微观结构，这种微观结构决定了泡沫铝夹芯板的宏观性能。
本文针对泡沫铝夹芯板的多孔特性，采用同样具有高孔隙率的六角蜂窝结构来代替泡沫铝夹芯进行简化建模。
为了建模取值和绘制网格的方便将单个正六边形蜂窝的边长定为5.77mm,通过调整蜂窝的壁厚来控制整个蜂窝层的孔隙率。
三分钟浅析泡沫夹芯板的优点是什么？
三分钟浅析泡沫夹芯板的优点是什么？
泡沫夹芯板是一种广泛应用于建筑、物流和运输等行业的复合材料。
它的主要
构成是由两层薄板和中间填充的泡沫构成。
那么泡沫夹芯板相比其他材料有什么优点呢？本文将从三个方面来浅析泡沫夹芯板的优点。
1. 轻量化
泡沫夹芯板是一种轻质材料，由于其整体密度低，重量轻，所以在建筑和运输
中大有用处。
相比于其他材料，泡沫夹芯板优点显而易见，可以减轻建筑造价和运输成本。
2. 冷、保温性能好
泡沫夹芯板的另一个显著优点是其良好的冷、保温性能。
这归功于泡沫的绝缘
效果，能够有效地降低并且减缓热能和冷空气的传输。
在生产和运输（尤其是食品和药品）中，温度控制十分重要。
使用泡沫夹芯板可以保持恰当的温度，从而保持物品的安全性。
3. 减少噪音
泡沫夹芯板的优势不仅仅限于从物理和化学层面来考虑，还能减少外部噪音的
传播和影响。
由于泡沫本身的吸音特性，可以降低外部噪音穿透，在声音传输上有所减弱。
这一点在高速公路、机场和长途火车等公共交通工具中表现出来尤为明显。
总的来说，泡沫夹芯板虽然功能使用范围比其他材料更为局限，但它的轻量、
保温、隔音的优点令其在建筑、运输和物流等领域广泛使用。
经济实用性和减少资源浪费的优点让泡沫夹芯板与未来互联网时代的可持续性发展趋势相匹配。
镁的添加对制备泡沫铝夹芯板泡孔稳定性的影响
助
曹 才
斟
２７ ０ 年第４ ３） ０ 期（ 卷 ８
镁 的添 加 对 制 备 泡 沫 铝 夹 芯板 泡 孑 稳 定 性 的 影 响 Ｌ
张 敏 ， 国胤 姚 广春 祖 ，
（． １ 东北大 学 材 料 与冶金 学 院 ， 教育 部材料 先进 制备技 术工 程 中心 ， 宁 沈 阳 １０ ０ ； 辽 １ ０ ４ ２ 武 汉科技 大 学 材 料 与冶金 学 院材 料成 型与控 制工 程系 ， ． 湖北 武汉 ４ ０ ８ ３ ０ １）
径大小 在 ７ ～ｌ Ｏ ｍ 之 间。实验 流程 图如图 １ 示 。 ４ ５ 所
末原料 生产过程 中产 生的氧化 物颗 粒在 孔 壁上 的 润 湿
性， 使氧化 物颗粒嵌 入孔 壁 中 ， 阻碍 了孔 壁 上金 属排 液
现 象的产生 ， 效的起 到稳 定泡孔 的作 用 。 有
关键词 ： 复合轧 制 ； 沫铝 夹 芯板 ； 泡 Ｍｇ的添 加 ； 湿 润 性； 稳定 泡孔 中图分 类号 ： ＴＧ１ ６ ２ ４ ． 文献 标识 码 ： Ａ
出夹 芯板 。使用 线切 割 电火花 机将 获得 的夹 芯板切 割 取样 ， 后用 数码 相 机拍 摄 了预 制 体 发泡 后 三 明治 板 的
宏观 照片 。通 过 孔 壁 的 扫 描 照 片 Ｓ Ｍ （ｃｎ ｅ ｃｒ ｎ Ｅ ｓａ ｌ ｔｏ ｅ
ｍｉ ｏ ｔｕ ｔｒ） 明镁 元 素 的添 加起 到稳 定 孔壁 的作 ｃ ｓｒ ｃｕ ｅ说 ｒ
摘 要 ： 通过粉 末一 板 复合 轧制 方 法 制备 出一种 界 铝
面 为 冶金 结 合 的 泡 沫 铝 夹芯 板 。 分 别 采 的 材 料是 ｌ 厚 的商 业 用 的纯 铝板 ｍｍ
处理和 添加 Ｍｇ元 素 的方 法 来提 高 芯 材 泡 沫 的 稳 定
泡沫金属—从基础研究到应用
泡沫金属—从基础研究到应用John Banhart材料科学部，哈恩-迈特纳研究所，柏林，德国材料科学部，柏林科技大学，柏林，德国Email：banhart@hmi.de1 前言固态金属泡沫，特别是基于轻金属，有许多不同性能的有趣组合，比如在联结中具有高强度的同时还具有低比重，或者高抗压强度与良好的能量吸收特性相结合。
基于这个原因，人们对这些材料的兴趣仍然在不断增长中。
泡沫金属的发展在评论文章和会议记录中有介绍[1-5]。
有一个专门的网页提供最新的信息[6]。
本文仅局限于闭孔铝合金泡沫的研究，其具有良好的市场推广潜力。
我们将首先回顾不同的制造路线，讨论基础研究的重要性，然后再讨论其应用。
表1泡沫金属基本发泡路线和铝基泡沫制造商直接发泡合金融化合金发泡产生气泡泡沫收集泡沫固化间接发泡制备发泡预制品预制品再熔化泡沫生成泡沫固化制造商(产品) Cymat, 加拿大(SAF)Foamtech, 韩国(Lasom)Hutte Kleinreichenbach(HKB), 奥地利(Metcomb)Shinko-Wire, 日本(Alporas)(Distributor:Gleich, 德国)制造商(产品)alm, 德国(AFS)Alulight, 奥地利(alulight)Gleich-IWE, 德国Schunk, 德国2 制备工艺泡沫铝的制备主要有两种方法（见表1）。
直接发泡法是通过向熔融金属中注入气体而产生泡沫，以使其中包含均匀分散的非金属颗粒。
另外，钛金属氢化物可以被添加到熔体中，其分解后具有相同的效果。
间接发泡法是通过加入均匀分散的发泡剂颗粒，大多为钛或锆的氢化物，而形成由铝混合物组成的固体预制品。
通过熔化，使预制品膨胀并形成泡沫。
2.1 熔体注气直接发泡法通过注入气体使铝或者铝合金发泡的技术，已经进入了商业开发阶段[7]。
碳化硅，氧化铝或其他陶瓷颗粒需要与合金混合而使之发泡。
增强颗粒的体积分数一般为10%至20%，平均粒径为5至20微米。
泡沫铝
• 泡沫铝的体积可用排水法测得,体积质量及 孔隙率可用下列公式计算:ρ = m/ V ; < = (γ0 - γ) / γ0 ×100 % · • 式中,ρ为泡沫铝的体积质量; V 为泡沫铝的 体积; m 为泡沫铝的质量; < 为泡沫铝的孔 隙率;γ0为实体铝的体积密度;γ为泡沫铝的 体积密度
• 压制压力对泡沫铝发泡的影响 • 压制一般包括装模、压制、脱模等工序， 将原料混合均匀后,直接压制成型，成型压 力的选择决定了坯的体积质量,也决定了发 泡阶段孔的大小和均匀程度。
• 前者孔隙率在80%以上， 孔径一般为Φ2---5mm， 各孔互不相通； • 后者的孔隙率在60— 75%，孔径一般为 Φ0.8---2mm，各孔相 互连通。
通孔结构
• 它密度小、高吸收冲击能力强、耐 高温、防火性能强、抗腐蚀、隔音 降噪、导热率低、电磁屏蔽性高、 耐候性强、有过滤能力、易加工、 易安装、成形精度高、可进行表面 涂装。
3.通透性好
泡沫铝可作为过滤材料，从液体或气体中将固体颗粒过滤出 去，通常，通透性随孔径的增大而增大，但也受表面粗糙度 的影响，开孔结构的泡沫铝具有高的通透性。
4.比表面积大
利用泡沫铝的大的比表面积，达到高的换热性，因此，它是 制造加热器和热交换器的良好材料
5.隔音性强
泡沫铝可以通过孔壁的震动来吸收声音的能量，可以用来消 声、除去噪音。
泡沫铝在纽约101号大街911纪念广场墙壁上的应用
6、泡沫铝产品应用在室内防音工程
泡沫铝应用于工厂和体育馆中的泡沫铝吸音材料
泡沫铝在Jinjoo国立大学剧院室内工程中的应用
泡沫铝应用于变电站和商业街外墙中的泡沫铝吸音板
首尔地铁1号线Dodong中心变电站防音工程中的泡沫铝板
泡沫铝
2.1泡沫铝材料的结构特点泡沫铝是一种轻质功能材料，高孔隙率（60%~90%），孔径一般为0.1~6mm孔隙结构主要有通孔和闭孔。
通孔，密度0.8~1.2g/cm3，孔隙率50%~70%，孔径1mm以下，高温气体和液体的过滤材料，散热材料闭孔，密度0.2~0.5g/cm3，孔隙率80%~90%2.2泡沫铝材料的吸声性能表面几乎不存在可声波反射的平面。
孔道中的空气在声波作用下会发生压缩-膨胀形变，将声能转变成热能。
孔隙结构对吸声能力影响较大两种吸声形式即表面漫反射吸声和穿孔亥姆兹共振吸声。
在泡沫铝背后设置一空气层，形成泡沫铝吸声箱。
随着泡沫铝背后空气层厚度的增加，吸声主频率逐渐向低频移动。
2.3泡沫铝材料的隔声性能声波进入泡沫铝孔隙，引起孔隙中空气震动，继而金属间架振动，金属间架相互牵制，振动受阻而转化为热能。
通常使用的聚氨酯泡沫隔声材料，100mm厚最大隔声量为23dB，而泡沫铝材料20mm厚可以隔30dB以上。
密度对闭孔泡沫铝的整体隔声性能具有很大影响不同密度新孔泡沫铝裸板的隔声性能变化趋势基本一致厚度对闭孔泡沫铝裸板隔声性能具有显著影响为了减小闭孔泡沫铝裸板中透孔和裂缝对隔声性能的影响，一般在工程中制成夹芯板。
相同密度和相同厚度的泡沫铝夹芯板比泡沫铝裸板隔声性能高。
厚度太低会造成较多的裂缝和透孔，当两面贴板后，可以很好的解决透孔和裂缝所造成的声损失2.4泡沫铝材料的压缩强度与块体材料不同，多孔材料的性能测试还与材料的尺寸有关，对较大试样的多孔材料而言，可不考虑材料的尺寸效应。
但对试样较小的多孔材料而言，要材料的尺寸效应。
闭孔泡沫铝压缩过程经历三个阶段：1、线弹性变形阶段2、坍塌变形阶段：初始坍塌和延续坍塌3、致密化变形阶段动态压缩特征曲线与静态压缩时的特征一样，经历三个变形阶段。
动态与静态的压缩应力-应变曲线有着明显的差异：动态的曲线更加光滑，没有明显的平台区域；随着应变的增加，应力增加先快后慢再快，但一直处于增加的趋势，且在阶段2没有出现静态压缩时的应力突降现象；动态压缩的平台应力比静态压缩的平台应力大，且随着密度的逐渐增加，平台应力的差异也在缩小，应力-应变曲线也逐渐趋于一致。
压下率对泡沫铝夹层板制备的影响
组在 粉末 复合 轧 制技 术 的基 础 上 改进 了工 艺 ， 采 用包 套轧 制工 艺 制备 出可 发 泡 预制 坯 ， 著 提 高 显
了预制坯 质量 ． 目前 对包 套轧 制工 艺制备 泡 沫铝夹 层板 的参
数研 究 还没有 报 道 ， 文 研 究 了不 同轧 制 工 艺对 本
明 ：当压下 率为 ７ ％的时候 ，可 以获得表 面平直 、完 整 ，粉体均匀 、致 密 的预制坯 ，并且 实现面 板与 芯层 ０ 的有效结合 ，最终获得泡孔结构完整和均匀的泡沫铝三明治板． 关键词 ：包套轧制 ；发泡预制坯 ；致密度 ；压下率 ；界面 中图分类号 ：Ｔ ４ ．２ Ｇ １６ １ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１７ — ２ （０ １０ —１８０ ６ １６ ０ ２ １ ） ３０ ９ —５ ６
可 发泡 预制体 的致 密 度 ， 面结 合 情 况 和 发 泡后 界
形 貌 的影 响 ， 通过 比较 实 验来 尝 试 确 定 最 佳 的 并
轧 制工 艺参数 ．
采 用此 方法 制备 的夹层 板 ． 冶 金法 制 备 泡 沫 在 铝夹 层板 的工 艺 中 ， 覆 轧 制 是 一 种 常用 的工 艺 包
实验所 使用 的基 体材 料是 空气 雾化法 制 备 的 ＡＳｌ 金粉 末 ， 泡 剂 Ｔｌ １ｉ２合 发 ｉ 粉 末 ， 体 参 数 见 具 表 １包套 材 料选择 长 为 １０ｍｍ， ． ３ 壁厚 为 ３Ｆｍ 的 ｉ ｌ
Ａ １６ Ａ ０ ０异 形管材 ．
收稿 日期：２ １ － —１ ０ １ ７１ ． ０ 基金项 目：国家 自 然科学基金资助项 目 （ 编号 ： ０ ００ ２ ，沈 阳市科技计划资助项 目 （ １ ２ ５ — ９ － ５ ７４ １ ） Ｆ ０— ０ —１ ５ ） 作者简介 ：宋滨娜 （ ９ ２ ） 女 ，辽宁鞍 山人 ，东北 大学博 士研 究生 ，Ｅ—＂ ｉ ｉ ｎ２ ８ ｙｈｏｃ 姚 广春 （ ９７ ） １８－ ， ｌ ｌ ａ ａ １＠ ａ ｏ ｆ ：ｘ ｏ ｌ ａ ． １ － ，男 ４ 辽宁沈 阳人 ，东北大学教授 ， 博士生 导师．
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2011年将增加30%新船订单
2011年的新造船订单和2010年相比增长30%，至4013万CGT。
首尔Shinyoung证劵研究院Um Kyeong-ah 预测“年底和年初相比，新造船价格将会增加10%”。
需求最大的船型可能是集装箱船，多亏了全球良好的进出口形势。
全球造船行业已经触底的情绪扩散，自从2008年大幅下降后，新造船的需求不断提高。
随着造船需求逐渐增加，全球船公司不再因为新订单而有更多心理负担。
因此，造船业乐观地看待今年的新订单量，认为和去年相比将增加近30%。
积极预测的原因之一是船舶融资市场已经再次被激活，这证明新造船市场的全面复苏。
2010年下半年船舶融资市场出现复苏迹象，自雷曼冲击以来，2010年第三季度全球船舶融资总额达到最高，比第二季度增加三倍。
至此，长期冻结的船舶融资市场开始快速复苏。
大多数船舶融资人士预测前景良好，融资市场将会在新造船市场切实增长的轨迹中发挥重要作用，因为船东会减少自己的资本而扩大贷款支付新船。
同时，截止至2011年1月25日BDI停留在1292点，比去年年底的1773点跌幅27%。
然而，大多数人预期BDI这次将触底，航运业和造船业在2011年将伴随全球经济复苏成功反弹。
一种可减轻船舶自重30%的新型材料
有一种经测试可减少30%船体重量的新型材料。
对于一艘普通大小，舱容7000立方米
的货船而言，使用这种材料其重量可相应减轻1000多吨。
德国弗劳恩霍夫机床和成型技
术研究院的科研人员已对一种加热后呈泡沫状的铝粉做了试验，这种材料不但比水轻且
硬度高。
加热几秒钟后铝材体积开始膨胀成海绵形状，其秘诀在于这种新材料的化学成分。
它
是一种铝和钛氢化物粉末的混合材料，钛氢化物起着发泡剂的作用，就像酵母能使面团
膨胀。
科研人员希望借此能找到一种制造大型铝泡沫夹心板的加工方法，并最终用这种材料
代替船用钢板。
为形成这样的夹心化合物，粉末首先被压成条状，然后将它们放在两块
钢板之间并送入烤箱内加热。
当温度达到650摄氏度以上时，这种新材料开始膨胀并与钢
板粘在一起，整个过程不需要使用任何粘合剂。
试验证明这种新材料有足够的硬度，材料在高压条件下仅是变形并不破裂。
它的好处
是：这种材料的船只在北欧一年四季都能航行，因为船壳能耐海水。
江苏出海通道南通启东吕四港航道通航
江苏出海大通道——南通启东吕四港航道正式通航。
吕四港一期航道开通后，将逐
步开工建设五至十万吨级进港航道，五万吨级船可全天候通航，十万吨级船可乘潮通
航。
吕四港位于江苏长江口以北约六十公里处，岸外五公里有一条与之平行的既宽又深
的潮汐通道——小庙洪，东西长四十公里，最深处水深达二十多米，东接国际航线。
建成后，吕四港将成为江苏沿海乃至长江中下游地区主要出海口之一，成为上海国际
航运中心重要深水组合港之一。
由于座落在长江与沿海结构主轴线的结合部，该港与日本、韩国东隔黄海，与上
海南间长江。
与其配套的崇启大桥、长江口北支航道与长江主航道连接贯通建设项目
都已正式“上马”。
目前，港内启东沿江船舶工业带已有中远海工基地等二十多个重大项目入驻，吸
引投资三百多亿元，滨海工业园已集聚一百六十八个项目，总投资一百八十亿元。
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