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？
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。

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。

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。

彩钢泡沫夹芯板承重标准
彩钢泡沫夹芯板通常用于建筑墙体、屋面、冷库等领域，具有轻质、隔热、保温的特性。

夹芯板的承重标准可以取决于其具体设计和制造规范，以及所用的材料和厚度。

一般而言，彩钢泡沫夹芯板的承重能力主要由夹芯材料和板材的厚度决定。

具体的承重标准通常由制造商提供，并在产品的技术规格表中进行说明。

以下是影响夹芯板承重的一些因素：
1. 泡沫密度：夹芯板中泡沫的密度影响其承重能力。

较高密度的泡沫通常意味着更好的结构强度和承重性能。



2. 夹芯板厚度：通常，夹芯板的承重能力与其厚度成正比。

更厚的夹芯板通常具有更高的承重能力。



3. 钢板质量：夹芯板的两侧覆盖着彩钢板，不同质量和厚度的彩钢板对整体承重性能也会产生影响。



4. 结构设计：夹芯板的结构设计和连接方式也对其承重能力有影响。



5. 制造标准：夹芯板制造需符合相关的建筑或产品标准，例如国家或行业的建筑材料标准。



为了确保正确的使用和符合设计要求，建议在选择和安装彩钢泡沫夹芯板时，仔细阅读制造商提供的技术规格和产品信息，尤其是关于承重能力的说明。

此外，还应遵循建筑规范和标准，以确保夹芯板在具体项目中满足要求。