泡沫铝应用简介演示文稿
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泡沫铝lsdyna参数摘要:一、泡沫铝简介1.泡沫铝的定义2.泡沫铝的特性3.泡沫铝的应用领域二、LSDYNA 参数设置1.LSDYNA 软件介绍2.泡沫铝模型建立3.参数设置及优化3.1 材料属性的设置3.2 边界条件的设置3.3 加载条件的设置三、泡沫铝LSDYNA 参数分析1.材料属性对结果的影响2.边界条件对结果的影响3.加载条件对结果的影响四、总结与展望1.泡沫铝LSDYNA 参数设置的重要性2.参数设置的优化方向3.对实际工程应用的意义正文:一、泡沫铝简介泡沫铝,又称为金属泡沫,是一种在铝基体中均匀分布着大量闭孔泡沬结构的材料。
它具有轻质、高强、耐腐蚀、吸声、隔热等特点,因此在许多领域都有广泛的应用,如航空航天、汽车制造、建筑材料等。
二、LSDYNA 参数设置LSDYNA 是一款强大的非线性有限元分析软件,可以用于泡沫铝等材料的力学性能研究。
以下是泡沫铝在LSDYNA 中的参数设置步骤:1.首先,在LSDYNA 中建立泡沫铝模型。
根据泡沫铝的形状和结构,创建相应的几何模型。
2.接着,定义泡沫铝的材料属性。
这包括弹性模量、泊松比、密度等。
这些参数将直接影响分析结果的准确性。
3.然后,设置边界条件。
根据实际问题,定义模型所需的固定边界、转动约束等。
正确的边界条件有助于提高分析的收敛性和准确性。
4.最后,设置加载条件。
这包括施加的力、压力等,以及加载方式(如静载、动载等)。
合理的加载条件有助于更好地模拟实际工况。
三、泡沫铝LSDYNA 参数分析在完成LSDYNA 参数设置后,可以进行模拟分析。
分析过程中,可以观察到泡沫铝的应力、应变等分布情况。
通过对比不同参数设置的结果,可以发现以下几点:1.材料属性对结果的影响:不同的弹性模量、泊松比等材料属性会影响泡沫铝的应力分布和变形情况。
因此,在分析过程中应选择合适的材料参数。
2.边界条件对结果的影响:合理的边界条件有助于提高分析的收敛性和准确性。
泡沫铝新材料
泡沫铝是一种新型轻质材料,具有优异的性能和广泛的应用前景。
它是由铝合
金液体在高温下与气体发生化学反应而制成的一种多孔材料。
泡沫铝具有很低的密度,高的比强度和比刚度,良好的吸能和隔热性能,因此在航天航空、汽车、建筑、军工等领域有着广泛的应用。
首先,泡沫铝具有很低的密度。
由于其内部多孔结构,泡沫铝的密度很低,通
常在0.3-0.9g/cm³之间。
这使得泡沫铝成为一种理想的轻质结构材料,可以大幅度
减轻整体重量,提高产品的性能和效率。
其次,泡沫铝具有高的比强度和比刚度。
泡沫铝的多孔结构使其具有很高的比
强度和比刚度,能够承受较大的载荷而不易变形或破裂。
这使得泡沫铝在航天航空、汽车等领域有着广泛的应用,可以用于制造轻质结构件和减震材料。
此外,泡沫铝具有良好的吸能和隔热性能。
泡沫铝的多孔结构可以有效吸收能量,具有良好的缓冲和减震效果,因此在汽车碰撞、航天返回舱等领域有着重要的应用。
同时,泡沫铝的多孔结构还赋予其良好的隔热性能,可以用于制造隔热材料和保温材料。
总的来说,泡沫铝是一种具有广泛应用前景的新型材料,具有低密度、高比强
度和比刚度,良好的吸能和隔热性能等优异特点。
随着科技的不断进步和市场需求的不断增加,泡沫铝必将在航天航空、汽车、建筑、军工等领域发挥重要作用,成为未来材料领域的热点之一。
科技成果——泡沫铝及其夹芯板材技术开发单位
东北大学
成果简介
泡沫铝材料因具有轻质高强、吸声减震、电磁屏蔽、吸能缓冲等特点,可广泛应用于交通运输、建筑机械、冶金化工、电子通讯、航天航空和军事工业等多个领域。
以泡沫铝为芯层材料制备的三明治式轻量化夹芯结构,能进一步提高泡沫铝材料应用领域,将在电动汽车、地铁列车、汽车集装箱等方面得到实际应用。
东北大学教育部材料先进制备技术工程研究中心经过二十余年的研发,目前已形成泡沫铝材料、泡沫铝夹芯板材料的制造技术,并对其性能进行了大量的研究,为其实际应用提供了技术和理论支撑基础。
东北大学教育部材料先进制备技术工程研究中心在近十年的研究中发明了一种快速制备高性能铝基泡沫材料的新技术,已经完成了从一代转移发泡技术到三代直接发泡技术的跨越。
目前拥有制造大规格泡沫铝板材的产业化技术和专利,技术水平居国内领先。
同时,拥有制备具有冶金结合界面的大规格泡沫铝夹芯板的制备技术和专利,该项技术较德国工艺具有操作简单、成本低、产品均匀性好等特点,技术水平属国际领先。
应用情况
已与辽宁省投资基金管理有限公司签署合作开发协议,该公司拟在中德产业园选址建厂或与相关企业合作生产,产品主要供应电动汽
车、高端军事装备等使用。
市场前景
本项目前期研发及转化投入近1000万元(含4个863项目、5个自然基金和其他资金);转化后按制备20万平泡沫铝板材计算,可创造产值6000万,利税1200万。
合作方式
专利转让、合作开发。
泡沫铝性能及制备技术泡沫铝是一种具有轻质、高强度、吸能、隔热、耐高温等特点的新型材料,广泛应用于航天、汽车、轨道交通等领域。
本文将介绍泡沫铝的性能特点以及制备技术。
泡沫铝的性能特点:1.轻质:泡沫铝的密度通常在0.5-1.5 g/cm³之间,比铝合金的密度低,比重约为0.3-0.7,因此具有非常轻的重量。
2.高强度:泡沫铝通过气孔结构形成网络状的连续骨架,能够提供良好的强度和刚度。
其抗压强度通常在1-14MPa之间,具有较好的载荷承载能力。
3.吸能:泡沫铝在受到冲击或挤压时,气孔会发生塌陷变形,吸收能量从而降低外界对物体的冲击力。
4.隔热:泡沫铝具有优良的隔热性能,由于其中的气孔能有效地阻碍热传导,使其成为一种理想的隔热材料。
5.耐高温:泡沫铝的熔点较高,可达660℃,在高温环境下具有较好的稳定性。
泡沫铝的制备技术:泡沫铝的制备主要有两种方法:粉末冶金法和气相法。
1.粉末冶金法:该方法通过将铝粉末与气孔形成剂混合,然后在高温下进行烧结制备。
主要包括以下几个步骤:(1)原料准备:选择纯度较高的铝粉末作为基础材料,同时添加一定比例的气孔形成剂,如焦炭粉末、氯化钠等。
(2)混合:将铝粉末和气孔形成剂进行混合,以保证气孔均匀分布。
(3)压制:将混合物进行压制,通常采用半干压制法或等静压制法。
(4)烧结:将压制得到的坯体放入高温炉内进行烧结,在恰当的温度下,气孔形成剂会挥发或燃烧生成气体,形成铝的气孔结构。
(5)后处理:对烧结得到的泡沫铝进行除鼓泡、抛光等工艺处理,使其表面光滑。
2.气相法:该方法通过热分解气相反应制备泡沫铝。
主要包括以下几个步骤:(1)原料制备:选择合适的前驱体材料,如铝烷化合物,如三乙基铝、三异丙基铝等。
(2)膨胀:将前驱体材料加热至其热分解温度,释放出金属铝和气体产物,产生气孔。
(3)固化:将释放出的金属铝和气体产物在冷却后进行固化,固化后形成气孔结构。
(4)后处理:对固化得到的泡沫铝进行除鼓泡、抛光等工艺处理。
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。
一、引言现代工艺技术的发展,使得泡沫金属的制备技术日趋完善,制造成本不断降低。
以泡沫铝为代表的泡沫金属是近年来发展较快的一种新型功能结构材料。
作为结构材料,它具有轻质和高比强度的特点;作为功能材料,它具有减震、吸收冲击能、耐高温、隔声、吸声[1]、隔热、不燃烧、抗腐蚀、电磁屏蔽等物理性能[2-6]。
最主要的是它可以将低密度、高刚度、冲击吸能性、低热导性、低磁导率和良好的阻尼性综合在一起[7]。
在需要综合利用这些性能的领域内,泡沫金属有着广泛的应用前景[8-9]。
泡沫铝按照基体材料的不同,可将其分为泡沫纯铝和泡沫铝合金两类。
由于泡沫铝合金同时具有纯铝和其它合金元素的性能,与泡沫纯铝相比其强度和吸能能力通常得到了提高。
常见的泡沫铝合金有泡沫铝硅合金、铝镁合金和铝铜合金。
按照孔结构的不同,可将泡沫铝分成开孔和闭孔两种[10]。
泡沫铝具有较高的压缩强度,同时具有较长的平台应力。
压缩过程中的大量能量在近似恒定的应力下被吸收[11],从而使得泡沫铝具有很强的吸能能力。
关于泡沫铝吸能性能的研究文献很多。
Pkarash等人[12]认为泡沫铝的能量吸收能力不仅与基体材料的弹塑性有关,还与其它一些耗散过程有关,如破碎的孔壁之间的摩擦。
Beals等[13]通过对密度不均匀的Alcna 泡沫材料的测试分析,指出密度梯度是削弱泡沫材料能量吸收能力和效率的重要原因。
在传统的管式吸能装置中,采用泡沫铝作为填充物可以提高结构的刚度和吸能能力,从而改进缓冲吸能装置的性能。
国外许多文献都报道了由泡沫铝充当芯材的夹心式组合结构的静动态压缩力学行为的实验研究,国内该方面的文献比较少。
泡沫铝,是一种新型的功能材料, 其发明只有四十余年的历史。
Sosnik 在1948 年提出利用汞做发泡剂, 在液态铝合金中气化制取泡沫铝的想法。
在1956 年, Ellist根据这一想法成功地制造了泡沫铝。
20 世纪60 年代, 美国Ethy l 公司已成为研制泡沫铝的科研中心基地。
膈聿膁羇螀羂肁泡沫铝的制备方法、性能及应用袁薅薅袀蒀芁螆摘要: 池沫铝是一种新型多功能材料, 具有独特的结构和许多优异的性能, 其应用前景可观,应用范围日益扩大。
本文概述了泡沫铝的各种制备方法、性能及应用。
结果表明:根据制备过程中铝的状态可以将制备方法分为三类: 液相法、固相法、电沉积法;泡沫铝的性能研究方面主要研究了物理性能、力学性能、吸能特性、阻尼性能、吸声性能;泡沫铝主要应用为建筑材料、装饰材料、防音材料、抗振材料、型材及汽车制造业。
国外对该领域的研究已相当深人、系统,与国外相比, 我国对泡沫铝材料的研究起步较晚,研究尚处于实验范围内, 所以, 我国今后还应进一步加强泡沫铝材料的研究。
螅莆聿节蚅薈莈关健词:池沫铝;制备方法;性能;应用;较晚袄艿衿袅肅蒇蚂中图分类号:TG146.2荿蚁羄袇蚇芀羅泡沫铝是一种在金属铝基体中分布有无数气泡的多孔质材料。
目前,日本与德国在研究、生产和应用泡沫铝与其他金属泡沫方面居世界领先地位。
我国对泡沫铝材的研究始于1980s 后期,已取得了一系列的研究成果,但尚未取得突破性的成就,仍然处于起步阶段,未形成生产力。
泡沫铝的制备方法腿膄蒅袇肂肄蚆1莄芇肆薀芄膄蕿制备泡沫铝的方法有多种, 根据制备过程中铝的状态可以分为三大类:液相法、固相法、电沉积法。
液相法螄膆莁蒄肅螈羁1.1蚀罿薄袇袈螂薄通过液态铝产生泡沫结构, 可在铝液中直接发泡, 也可用高分子泡沫或紧密堆积的造孔剂铸造来得到多孔材料。
螁螃莅肈莀蚃薆在铝液中直接产生气泡可得到泡沫铝。
通常, 气泡由于浮力而快速上升到铝液表面, 但可以加入一些细小的陶瓷颗粒增加铝液粘度阻止气泡的上升。
当前,熔体发泡主要有两种方法:直接从外部向铝液中注入气体; 在铝液中加入发泡剂。
羃膇芈膂袃膄螀(1) 直接注气法各种泡沫铝合金都可用此法生产, 包括铸造铝合金A359,锻造合金1061、3003、6061等。
为了增加铝液粘度,需要加入碳化硅、氧化铝等颗粒。
泡沫铝产品的性能优势及其在各领域的应用前景分析——泡沫铝优势主要集中在其优良的性能,如:1)超轻性。
密度为0.2~0.4g/cm3,约为铝密度的1/10,钛密度的1/20,钢密度的1/30,钢密度的1/30,以及木材密度的1/3。
2)吸音性。
泡沫铝可以通过气孔壁的振动来吸收声音的能量,用来消声。
去除噪声。
3)耐热性。
具有较高的耐热性,一般铝合金的溶解温度在560•700℃左右,单泡沫铝即使加热到1400℃也不溶解,而且在高温下不释放有害气体。
4)电磁波屏蔽性。
泡沫铝对高频电磁波有良好的屏蔽左右,能够使电磁干扰降低80%以上;等等。
——泡沫铝材料有着上述各种优良性能,因此,在汽车装备、航空航天、建筑行业及环境保护等领域中常用作减震消声、电磁波屏蔽材料、阻燃和热交换材料、过滤材料等等,具有非常好的应用前景。
泡沫铝材料的应用一方面是作为结构材料,另一方面是作为功能材料。
泡沫铝主要应用领域及其用途资料来源:CNKI——公路、铁路声屏障应用领域随着科学技术的快速发展,城市车流量的不断增加,公路、铁路边的噪声已经干扰了人们的正常生活。
而传统的隔声屏障(玻璃纤维、岩棉和矿棉)在道路上经日晒雨淋造成老化,空气中的灰尘易造成孔隙的堵塞,逐步失去了吸音功能,同时粉尘飞散对大气环境造成了二次污染。
目前作为新型的环保无纤维吸声材料,发泡铝在日本、韩国、美国和加拿大等国家被广泛地运用于道路两边的隔声屏障。
其吸声隔声效果非常显著,且不受雨天和日晒的影响。
——军事应用领域发泡铝具有优异的力学性能,能有效吸收缓冲冲击力,可复合成高密度防爆钢板,也可作为防火防爆门的填充材料、防爆基材,被广泛应用在防爆缓冲领域。
如:军事方舱、装甲车、坦克、潜艇、军事基地等。
当外部发生爆炸时,发泡铝优良的耐冲击性能可以吸收第一次冲击波,从而使设施内部的冲击最小化,降低爆炸压力,使人员伤亡最小化。
与 200 毫米厚的钢门相比,发泡铝夹芯钢板,重量只有原来的 1/5,强度却增加了 10 倍,具有优良的防爆功能。
泡沫铝的主要用途
中国铝管交易网
由于泡沫铝具有一系列特性,因此用途十分广泛,主要应用在以下几个方面:
(1)吸音材料,适用于工厂、矿山、公路、隧道、音响等作为吸音材料。
(2)建筑材料,适用于天花板、墙壁等作为超轻质的建筑装修材料。
(3)结构材料,与金属板等复合成夹层板,可作为飞机、汽车、火车及建筑物的地板材料、墙体材料、
屋顶材料,也可作为家具板材和减震板材。
(4)电磁屏蔽材料,适用于如计算机机房的墙壁、天花板,电子设备的壳体材料,电子指挥室内装修,
电视台发射中心室内装修等。
泡沫是由⽓泡和铝隔膜组成的集合体,⽓泡的不规则性及⽴体性使得它具备许多优良的特性。
A 质轻泡沫铝的密度仪⼤约是纯铝的1/5~1/10,是铁的1/20,是⽊材和塑料的1/4.B 吸⾳性能优良泡沫铝的吸⾳特点是:声⾳进⼊泡沫铝后发⽣漫反射,相互⼲扰,使声能转化为热能,从⽽使噪声减弱。
泡沫铝与其他吸⾳材料相⽐,低频吸收性能优良,泡沫铝加上⼀定尺⼨的空腔,吸⾳效果更好,并可在较宽的频率领域内应⽤。
例如:室内吸⾳处理前墙⾯为很硬的⽔泥,室内贴10mm厚的泡沫铝进⾏吸⾳减噪处理后,泡沫铝吸⾳可减噪17db.C 泡沫铝的声性能泡沫铝可以与其他的隔⾳材料加以复合,由于泡沫铝的吸⾳作⽤,可使隔⾳效果进⼀步提⾼。
D 泡沫铝的耐⽕性能泡沫铝具有良好的耐⽕性能,铝熔点为660℃,泡沫铝达800℃才开始软化(因承受不了⾃重),但还没有熔化。
泡沫铝在⽆外⼒作⽤下,即使暴露在780℃的⾼温下也不会变形,这说明泡沫铝可以⽐⼀般的吸⾳材料承受更⾼的温度。
此外,泡沫铝是⼀种不燃材料,不会像塑料等材料那样,产⽣有害⽓体。
E 泡沫铝的电磁屏蔽性能泡沫铝具有优良的电磁屏蔽性能,同时兼有吸⾳特性。
因此,泡沫铝板最适合应⽤于制作电⽓设备房的天花板和墙壁,作为电磁屏蔽材料使⽤。
F 缓冲效果好泡沫铝受压达到其屈服点时,⽓泡隔膜发⽣形变,⼀层⼀层地连续变形,⽓泡破坏,产⽣极⼤的压缩变形,从⽽将冲击能量吸收,表现出良好的缓冲效果。
G 泡沫铝低的热导率泡沫铝的热导率很低,仅为纯铝的1/60~1/500,⽽线膨胀系数与纯铝相当。
H 泡沫铝加⼯⽅便泡沫铝很容易进⾏机械加⼯,如切割、钻孔、弯曲和压花。
可⽤锯将泡沫铝切割成不同规格和不同尺⼨的泡沫铝,能很⽅便地对泡沫铝进⾏钻孔和铆接,也能对泡沫铝进⾏弯曲和压花,还能⽤黏接剂将泡沫铝进⾏彼此粘贴,即可将泡沫铝进⾏粘接。
I 施⼯⽅便由于泡沫铝质轻,⼈⼯便可安装,特别适合于天花板、墙壁、屋顶等⾼处作业。
由于加⼯⽅便,⼜可进⾏粘接和铆接,极易与其他结构物连接。
知识|泡沫铝材料与工艺介绍1泡沫铝是同时兼有金属和气泡特征的新型轻质功能-结构一体化材料,其特殊的结构决定了它具有许多致密金属所没有的特殊性能,如:(1)轻质:密度仅为金属铝的10%~40%;(2)高比刚度:其抗弯比刚度为钢的1.5倍;(3)高阻尼减震性能及冲击能量吸收率:阻尼性能为金属铝的5~10倍;(4)良好的隔声性能(闭孔)和吸声性能(通孔):声波频率在800~4000HZ之间时,闭孔泡沫铝的隔声系数达0.9以上;声波频率在125~4000HZ之间时,通孔泡沫铝的吸声系数可达0.8;(1)泡沫铝板材(2)泡沫铝夹芯板(5)优良的电磁屏蔽性能:电磁波频率在2.6~18GHz之间时,泡沫铝的电磁屏蔽量可达60~90dB;(6)导热系数低,闭孔泡沫铝导热系数相当于大理石;而通孔泡沫铝则具有良好的散热性。
泡沫铝性能的优劣主要取决于其孔隙率、孔径、通孔率、孔类型、比表面积等孔结构参数,而其孔结构参数主要取决于制备工艺。
鉴于泡沫铝的优良性质,泡沫铝的制备技术已成为新材料领域的研究热点。
泡沫铝吸声装饰天花板23(1)吸声、隔声材料:泡沫铝可用于城市轻轨、高架公路、地下隧道、机械设备的噪声治理及声学室、多功能厅和其他室内声响效果的改善。
(2)结构用材:泡沫铝“三明治”结构,具有质轻,高刚度的特征,可作为优异的结构材料。
如:用作汽车的结构件时,重量只有钢结构的一半,而刚度则提高10倍,据报道大约有20%的汽车结构件可采用这种结构。
(3)新型建筑材料:泡沫铝是一种新型建筑及装潢材料,它具有质轻、高比刚度、美观、不燃烧等优点,并兼有吸音、隔热、电磁屏蔽等特性。
因此泡沫铝可广泛应用于商场、宾馆、体育馆等场馆的建筑装潢。
(4)保温材料:因其导热系数低,同时具有质轻、高比刚度、不燃烧等优点,可用作隔热、保温、保冷材料等。
(5)冲击能量吸收材料:因其具有优良的冲击能量吸收性能,可用作汽车防冲档、机械装置的保护外壳,升降机的安全垫、飞机外壳夹层(冲缓爆炸冲击波)和太空飞行器的防护层(可捕捉太空碎片)等。