陳玉 郭輝 肖堯 蔣林志

摘要：采用電液伺服萬能試驗(yàn)機(jī)和改進(jìn)SHPB直接撞擊系統(tǒng)對(duì)不同密度梯度泡沫鋁進(jìn)行了準(zhǔn)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)壓縮試驗(yàn)，獲得了3種相對(duì)密度泡沫鋁在不同應(yīng)變率下的單軸壓縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線，分析了相對(duì)密度和應(yīng)變率對(duì)泡沫鋁力學(xué)性能、吸能特性的影響。結(jié)果表明：在同一種應(yīng)變率下，隨著相對(duì)密度的增加，泡沫鋁彈性階段屈服應(yīng)力和平臺(tái)應(yīng)力顯著提升，而致密應(yīng)變則會(huì)提前。相對(duì)密度高的泡沫鋁其單位體積吸收能量越多，兩者呈現(xiàn)正相關(guān)性；相對(duì)密度低的泡沫鋁其吸能效率越大，兩者呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)性。隨著應(yīng)變率的增加，泡沫鋁單位體積吸收能量逐漸提高，吸能效率變化不大。

關(guān)鍵詞：泡沫鋁 相對(duì)密度 應(yīng)變率 力學(xué)性能 吸能特性

中圖分類號(hào)：TG142.21;TB383文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1671-8755（2023）03-0030-08

Static and Dynamic Compressive Mechanical Properties

of Foam Aluminum with Different Densities

CHEN Yu1， GUO Hui1，2， XIAO Yao1， JIANG Linzhi1

（1. School of Civil Engineering and Architecture， Southwest University of Science and Technology，

Mianyang 621010， Sichuan， China; 2. Shock and Vibration of Engineering Materials and Structures Key Laboratory

of Sichuan Province， Southwest University of Science and Technology， Mianyang 621010， Sichuan， China）

Abstract：? Using the electrohydraulic servo universal testing machine and the improved SHPB direct impact system， the quasistatic and dynamic compression tests of foam aluminum with different density gradients were carried out， and the uniaxial compression stress-strain curves of three kinds of relative density foam aluminum under different strain rates were obtained. The effects of relative density and strain rate on the mechanical properties and energy absorption characteristics of foam aluminum were analyzed. The results show that at the same strain rate， with the increase of relative density， the yield stress and platform stress of foam aluminum increase significantly in the elastic stage， while the densification strain will advance. Aluminum foams with relatively high density absorb greater energy per unit volume， both positively correlated; The greater the energy absorption efficiency is relatively low density foam aluminum， presenting a negative correlation between the two. As the strain rate increases， the energy absorbed per unit volume of the foamed aluminum increases successively， and the energy absorption efficiency is almost unchanged.

Keywords：? Foamed aluminum; Relative density; Strain rate; Mechanical property; Energy absorption characteristics

泡沫鋁材料是一種集優(yōu)異的物理性能、力學(xué)性能和應(yīng)用價(jià)值于一體的輕質(zhì)高強(qiáng)多孔的新型結(jié)構(gòu)功能泡沫材料［1］。泡沫鋁材料的內(nèi)部隨機(jī)分布三維多面形狀的孔穴，孔隙率較高，因?yàn)檫@一特殊性，壓縮過程中會(huì)出現(xiàn)很長平臺(tái)段，因而該材料在受到極端沖擊荷載作用的情況下，具備優(yōu)異的能量吸收性能。泡沫鋁還具有較高的比剛度、比強(qiáng)度、電磁屏蔽性能、耐熱性能等優(yōu)點(diǎn)，這些特有的性能使得該種材料廣泛運(yùn)用于交通領(lǐng)域中汽車防撞梁抗沖擊性能的開發(fā)設(shè)計(jì)、航空航天領(lǐng)域中載人航空器著陸時(shí)的抗沖擊緩沖減震、國防軍工領(lǐng)域中船艦甲板上戰(zhàn)斗機(jī)起降時(shí)的緩沖吸能和軍用方艙抗彈片沖擊防護(hù)等領(lǐng)域。因此，研究泡沫鋁在沖擊荷載作用下的動(dòng)態(tài)力學(xué)響應(yīng)具有重要意義。

國內(nèi)外學(xué)者針對(duì)泡沫鋁的力學(xué)性能相繼開展了一系列自主制備泡沫鋁材料以及性能的研究工作，取得了大量研究成果［2-11］。Deshpande等［12］利用分離式霍普金森壓桿（SHPB）對(duì)泡沫鋁進(jìn)行了應(yīng)變率范圍在0.001～5 000 s-1的靜、動(dòng)態(tài)壓縮試驗(yàn)，得出泡沫鋁屈服應(yīng)力與應(yīng)變速率無關(guān)，但對(duì)相對(duì)密度較為敏感。Dannemann等［13］借助SHPB裝置對(duì)泡沫鋁進(jìn)行了應(yīng)變率范圍在400～2 500 s-1的動(dòng)態(tài)壓縮，指出其具有應(yīng)變率效應(yīng)，特別是密度相對(duì)較高的泡沫鋁應(yīng)變率效應(yīng)更為顯著。Nieh等［14］同樣指出密度是控制泡沫鋁楊氏模量和屈服強(qiáng)度的主要變量。石少卿等［15］對(duì)比了泡沫鋁在準(zhǔn)靜態(tài)、動(dòng)態(tài)試驗(yàn)下的力學(xué)性能，結(jié)果表明，相比準(zhǔn)靜態(tài)加載，動(dòng)態(tài)壓縮下泡沫鋁應(yīng)力應(yīng)變具有較為明顯的應(yīng)變率效應(yīng)，在同種應(yīng)變率下，屈服應(yīng)力隨相對(duì)密度的增加而增加。李忠獻(xiàn)等［16］采用改進(jìn)的高速液壓伺服試驗(yàn)機(jī)高速動(dòng)力加載系統(tǒng)對(duì)閉孔泡沫鋁試件進(jìn)行了不同應(yīng)變率下動(dòng)態(tài)壓縮試驗(yàn)研究，得出了閉孔泡沫鋁的吸能能力隨應(yīng)變率的增加而顯著提升。郭亞洲等［17］對(duì)泡沫鋁進(jìn)行了中、低應(yīng)變率下的靜、動(dòng)態(tài)力學(xué)性能研究，結(jié)果表明相對(duì)密度較小的泡沫鋁具有更好的吸能特性，且在多種應(yīng)變率下泡沫鋁試件沒有表現(xiàn)出應(yīng)變率效應(yīng)。

不難看出，泡沫鋁是否具有應(yīng)變率效應(yīng)的研究，仍存在一定的爭議。其原因大致有兩方面：一方面，學(xué)者采用的試驗(yàn)方法千差萬別，在中、低應(yīng)變率下，采用傳統(tǒng)SHPB裝置對(duì)泡沫鋁進(jìn)行試驗(yàn)研究具有一定的局限性，子彈沖擊速度達(dá)不到一定初值則很難將試件壓縮密實(shí)，即便壓實(shí)也很難記錄全過程應(yīng)力波脈沖，因而不能獲取泡沫鋁試件的完整應(yīng)力-應(yīng)變曲線；另一方面，SHPB實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)力均勻性假設(shè)不易得到滿足，產(chǎn)生的慣性效應(yīng)和應(yīng)變率效應(yīng)相互耦合，導(dǎo)致所測試驗(yàn)數(shù)據(jù)失真。針對(duì)這兩方面問題，部分學(xué)者提出了改進(jìn)的試驗(yàn)方法，如Liu等［6］研究了泡沫鋁從屈服到致密化的整個(gè)過程，采用兩點(diǎn)應(yīng)變片測量的方法克服了應(yīng)變片采集時(shí)長不完整和波形疊加導(dǎo)致應(yīng)力-應(yīng)變曲線缺失的情況。陶俊林等［18］和陳浩等［19］運(yùn)用直接撞擊技術(shù)分別對(duì)特種鋼和金屬多孔材料進(jìn)行數(shù)值模擬和試驗(yàn)探究，以得到試件完整的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。王鵬飛等［20］運(yùn)用直接撞擊法對(duì)多孔金屬在準(zhǔn)靜態(tài)和沖擊模式下的慣性效應(yīng)和應(yīng)變率效應(yīng)進(jìn)行研究分析，認(rèn)為在兩種撞擊模式下，慣性效應(yīng)和應(yīng)變率效應(yīng)是解耦狀態(tài)，相比傳統(tǒng)SHPB方法測得的材料動(dòng)態(tài)力學(xué)性能更加真實(shí)可靠。

本文在已有研究基礎(chǔ)上對(duì)大直徑SHPB裝置進(jìn)行改進(jìn)，獲取了泡沫鋁在動(dòng)態(tài)沖擊荷載下的完整應(yīng)力-應(yīng)變曲線，進(jìn)而對(duì)3種相對(duì)密度的泡沫鋁進(jìn)行了準(zhǔn)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)沖擊單軸壓縮試驗(yàn)，研究了泡沫鋁材料的應(yīng)變率效應(yīng)、吸能特性、破壞特征及泡沫鋁相對(duì)密度對(duì)其力學(xué)性能的影響。

1試驗(yàn)方案

1.1試件設(shè)計(jì)

本文試驗(yàn)所用閉孔泡沫鋁材料由四川元泰達(dá)新材料股份有限公司提供，共有3種密度梯度，低、中、高3個(gè)密度的泡沫鋁胞孔平均直徑分別為6～8 mm，4～6 mm，2～4 mm。目前已有文獻(xiàn)［21-23］表明，試件長徑比在0.5～1.0之間可減小端面摩擦和慣性效應(yīng)；試件的厚度大于胞孔直徑5倍以上即可忽略尺寸效應(yīng)。因此，本試驗(yàn)泡沫鋁尺寸設(shè)計(jì)為直徑100 mm、厚度50 mm的圓柱形試件。為了減小對(duì)泡沫鋁孔壁的損傷，采用線切割的方式將試件加工成形。試件如圖1所示。

相對(duì)密度是金屬多孔材料的重要屬性，用ρ/ρs來表示，即多孔材料密度ρ與制成多孔材料的基體材料密度ρs的比值。增強(qiáng)密度梯度泡沫鋁3種密度分別為0.35，0.55，0.75 g/cm3，則3種試件相對(duì)密度由低到高依次為0.130，0.204，0.278。為保證數(shù)據(jù)的真實(shí)性和說服力，每種相對(duì)密度下的每類工況進(jìn)行3次重復(fù)試驗(yàn)，取3次重復(fù)試驗(yàn)的平均值作為有效數(shù)據(jù)。

1.2準(zhǔn)靜態(tài)壓縮試驗(yàn)

準(zhǔn)靜態(tài)壓縮試驗(yàn)平臺(tái)為微機(jī)控制電液伺服萬能試驗(yàn)機(jī)，型號(hào)WAW-300B，精度誤差范圍±1%。為了研究泡沫鋁在不同應(yīng)變速率下的力學(xué)性能，名義應(yīng)變率分別設(shè)計(jì)為0.03 s-1和0.003 s-1。采用位移控制的加載方式，試驗(yàn)機(jī)位移速率分別設(shè)置為90 mm/min和9 mm/min。視相對(duì)密度不同，泡沫鋁壓縮量為厚度的60%～80% 基本被壓密實(shí)，因此壓縮位移在30～40 mm停止試驗(yàn)。同時(shí)，在試驗(yàn)過程中借助超高速數(shù)字?jǐn)z影機(jī)記錄試件的變形全過程。試驗(yàn)裝置如圖2所示。

1.3動(dòng)態(tài)壓縮試驗(yàn)

借助西南科技大學(xué)自主設(shè)計(jì)研發(fā)的分離式霍普金森壓桿（SHPB），對(duì)3種相對(duì)密度的泡沫鋁試件進(jìn)行不同應(yīng)變率下的動(dòng)態(tài)沖擊壓縮試驗(yàn)。該試驗(yàn)裝置包括發(fā)射控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)2個(gè)部分，子彈、波導(dǎo)桿材料均為LC4鋁、直徑120 mm，長度分別為800 mm和4 000 mm。傳統(tǒng)SHPB試驗(yàn)方法是將試件夾持在入射桿和透射桿中間同軸處，然后給氣膛一定壓力觸發(fā)子彈撞擊入射桿進(jìn)行試驗(yàn)，如圖3所示。本文實(shí)驗(yàn)中，SHPB系統(tǒng)中壓桿和試件材料屬性相同，可有效避免兩者之間波阻抗不匹配的問題。為了保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)真實(shí)有效，避免撞擊過程中試件兩端應(yīng)力不均勻?qū)е聭T性效應(yīng)與應(yīng)變率效應(yīng)相互耦合，本文動(dòng)態(tài)壓縮試驗(yàn)做了相應(yīng)的技術(shù)改進(jìn)，即在傳統(tǒng)SHPB試驗(yàn)裝置的基礎(chǔ)上舍棄入射桿，讓子彈直接撞擊泡沫鋁試件，直接撞擊裝置系統(tǒng)如圖4所示。由于舍棄了入射桿，相比傳統(tǒng)方法，無法記錄入射桿上的應(yīng)力脈沖，因此無法得到試樣的應(yīng)變值。根據(jù)文獻(xiàn)［18，19，24］中直接撞擊法計(jì)算理論，泡沫鋁試件的名義應(yīng)變可以由撞擊桿速度以及撞擊桿材性參數(shù)等指標(biāo)換算獲得，即：

ε·（t）=1L［V-∫t0Eεt（t）AdtM-C0εt（t）］（1）

ε（t）=∫t0ε·t（t）dt（2）

σ（t）=Eεt（t）AA0（3）

式中：E，A0，C0和M分別為波導(dǎo)桿彈性模量、橫截面積、應(yīng)力波波速以及質(zhì)量；L和A分別為泡沫鋁試件厚度和橫截面積；V，t和εt（t）分別為子彈撞擊速度、應(yīng)力波持續(xù)時(shí)間以及應(yīng)變片測得的透射應(yīng)力波脈沖。

2結(jié)果分析與討論

2.1泡沫鋁應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系

利用前一節(jié)試驗(yàn)技術(shù)獲得的準(zhǔn)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)壓縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線如圖5所示?？梢园l(fā)現(xiàn)泡沫鋁的準(zhǔn)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)壓縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線均表現(xiàn)出典型的3階段特征，即線彈性階段、屈服平臺(tái)段以及致密段。泡沫鋁的應(yīng)力在達(dá)到致密段后迅速提升，且應(yīng)變率增加，相應(yīng)的斜率越大，應(yīng)力值增加越迅速，具有明顯的應(yīng)變硬化效應(yīng)。3種相對(duì)密度的動(dòng)態(tài)壓縮曲線平臺(tái)段明顯都比準(zhǔn)靜態(tài)條件下波動(dòng)性大，這是因?yàn)榕菽X在應(yīng)變率相對(duì)較低時(shí)，部分胞壁被緩慢壓至坍塌、屈服，其他胞壁能充分進(jìn)行應(yīng)力重分布，所以其應(yīng)力平臺(tái)段相對(duì)平緩。而在動(dòng)態(tài)撞擊過程中，沖擊速度快，響應(yīng)時(shí)間短，導(dǎo)致其迅速被壓潰，泡沫鋁胞壁來不及進(jìn)行應(yīng)力重分布，因此其應(yīng)力平臺(tái)段波動(dòng)性大，而且這種鋸齒形振蕩現(xiàn)象隨應(yīng)變率的增加愈發(fā)明顯。

圖6表明了泡沫鋁屈服應(yīng)力與相對(duì)密度之間的關(guān)系。從圖6可以看出，在相同應(yīng)變率下的壓縮屈服應(yīng)力值隨泡沫鋁相對(duì)密度的增加呈線性增長。其原因是泡沫鋁相對(duì)密度增加，使得孔隙率降低，孔徑變小，胞孔相互之間連接更為緊密，泡沫鋁結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性增強(qiáng)，壓縮過程中彈性階段所能承受的峰值應(yīng)力上升。

相同密度下泡沫鋁的屈服應(yīng)力隨應(yīng)變率的變化曲線如圖7所示。由圖7可知，同種相對(duì)密度泡沫鋁的屈服強(qiáng)度隨著應(yīng)變率的增加而上升。3種相對(duì)密度泡沫鋁的最高應(yīng)變率和最低應(yīng)變率的屈服應(yīng)力差值依次為3.846，5.056，8.211 MPa，可見應(yīng)變率對(duì)泡沫鋁的屈服強(qiáng)度有明顯影響，其中相對(duì)密度高的泡沫鋁的屈服強(qiáng)度受應(yīng)變率影響最大，提高了54.82%。根據(jù)圖7所示的應(yīng)力-應(yīng)變曲線可知，在各相對(duì)密度下，泡沫鋁壓縮過程中屈服應(yīng)力隨著應(yīng)變率的增加表現(xiàn)出顯著的應(yīng)變率敏感性。此外，泡沫鋁壓潰時(shí)所對(duì)應(yīng)的屈服應(yīng)變也有所增加，這是因?yàn)閼?yīng)變率提高，加載速度增加，傳輸給泡沫鋁的能量增大，導(dǎo)致其壓縮量增加。

2.2泡沫鋁吸能特性

屈服應(yīng)力、平臺(tái)應(yīng)力和致密應(yīng)變是體現(xiàn)泡沫鋁材料壓縮過程中力學(xué)性能和吸能特性的重要參數(shù)，其中后兩者可根據(jù)Miltz等［25］提出的能量效率法計(jì)算得出。當(dāng)泡沫鋁被壓縮至任意應(yīng)變?chǔ)舖時(shí)，其單位體積吸收能量C為：

C=∫ εm0σ（ε）dt（4）

吸能效率E定義為單位體積吸收能量C與任意應(yīng)變?chǔ)舖對(duì)應(yīng)應(yīng)力σm的比值，通常理解為泡沫材料工作狀態(tài)的最佳吸能情況。致密應(yīng)變?chǔ)舃被定義為吸能效率最大時(shí)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)變值，即：

E=1σm∫εm0σ（ε）dε（5）

dEdε｜εm=εb=0，0εb1（6）

因此，可根據(jù)致密應(yīng)變?chǔ)舃求得平臺(tái)應(yīng)力σpl的值，即：

σpl=∫εb0σ（ε）dεεb（7）

2.2.1相對(duì)密度對(duì)泡沫鋁能量吸收的影響

為了分析相對(duì)密度對(duì)泡沫鋁能量吸收能力和吸能效率的影響，對(duì)應(yīng)力-應(yīng)變曲線進(jìn)一步處理分析，如圖8、圖9、圖10所示。

圖8為增強(qiáng)密度梯度泡沫鋁在應(yīng)變率近似一致下動(dòng)態(tài)壓縮過程中的單位體積吸收能量隨應(yīng)變的變化情況。圖8顯示，在應(yīng)變達(dá)到0.05即彈性階段附近，3種相對(duì)密度泡沫鋁單位體積吸收能量無明顯差異。隨著試件被進(jìn)一步壓縮，曲線走勢明顯變化，單位體積吸收能量趨勢都隨著應(yīng)變的增加而提升。當(dāng)應(yīng)變值取0.5時(shí)，相對(duì)密度由低到高的單位體積吸能能量分別為3.056，5.674，10.087 MJ·m-3，與相對(duì)密度低的泡沫鋁相比，相對(duì)密度中、高的泡沫鋁的單位體積吸收能量增幅達(dá)到了85.67%，230.72%，最終吸能能力增加56.92%，113.85%。

平臺(tái)應(yīng)力也是評(píng)價(jià)泡沫鋁耗能能力的重要指標(biāo)［16］，結(jié)合圖9最高應(yīng)變率下相對(duì)密度與平臺(tái)應(yīng)力之間的關(guān)系，泡沫鋁相對(duì)密度增加，使得其平臺(tái)應(yīng)力上升，因此變形時(shí)所吸收應(yīng)力波能量越多表現(xiàn)為單位體積吸收能量越多。由此可見相對(duì)密度對(duì)泡沫鋁的單位體積吸能能量有重要影響，在同一應(yīng)變率下兩者呈正相關(guān)關(guān)系。

圖10采用能量吸收效率來評(píng)判泡沫鋁材料的抗沖擊緩沖耗能特性?？梢钥闯?，3種相對(duì)密度泡沫鋁材料的吸能效率最終都會(huì)達(dá)到一個(gè)峰值，且隨著相對(duì)密度的增加，理想吸能效率峰值降低，其對(duì)應(yīng)的致密應(yīng)變也會(huì)提前，到達(dá)致密應(yīng)變后，泡沫鋁的吸能效率呈現(xiàn)下降趨勢。對(duì)比不同相對(duì)密度泡沫鋁，相對(duì)密度增加113.85%，最大吸能效率下降? 9.18%?？梢娤鄬?duì)密度低的泡沫鋁壓縮過程中吸能效率相對(duì)較強(qiáng)。這是因?yàn)橄鄬?duì)密度低的泡沫鋁在壓縮過程中的致密應(yīng)變相對(duì)較大、屈服平臺(tái)段較長所致。

2.2.2應(yīng)變率對(duì)泡沫鋁能量吸收的影響

通過對(duì)圖5中3種相對(duì)密度泡沫鋁在不同應(yīng)變率下的壓縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線進(jìn)一步處理，得到增強(qiáng)密度梯度泡沫鋁應(yīng)變率變化與單位體積吸收能量和吸能效率的關(guān)系，如圖11所示。以相對(duì)密度低的泡沫鋁為例，隨著應(yīng)變率增加，泡沫鋁最終吸收能量的相應(yīng)增幅依次為11.88%，12.29%，19.05%，12.45%。由此得知在相對(duì)密度一定的情況下，泡沫鋁能量吸收能力隨著應(yīng)變率的增加而有所提升，表現(xiàn)出一定的應(yīng)變率效應(yīng)，這是由于應(yīng)變率增加導(dǎo)致了泡沫鋁平臺(tái)應(yīng)力增加。

在由低到高的應(yīng)變率范圍內(nèi)，相對(duì)密度相同的情況下，泡沫鋁壓縮時(shí)最佳吸能效率相差不大。相對(duì)密度0.130，0.204，0.278的泡沫鋁各自吸能效率最大值相差1.07，1.03，1.06倍，說明3種相對(duì)密度的泡沫鋁在 0.003～597 s-1應(yīng)變率范圍內(nèi)，應(yīng)變率對(duì)吸能效率幾乎沒有影響。

2.3泡沫鋁變形失效過程

利用超高速攝像機(jī)對(duì)泡沫鋁在準(zhǔn)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)壓縮下的變形失效過程進(jìn)行了分析。低相對(duì)密度泡沫鋁在應(yīng)變率0.003 s-1下的準(zhǔn)靜態(tài)壓縮變形失效過程如圖12所示?？梢园l(fā)現(xiàn)其由初始?jí)嚎s到屈服時(shí)，在變形過程中局部產(chǎn)生了V型變形帶，發(fā)生了典型的壓剪破壞。隨著壓縮的進(jìn)行，變形帶及其周邊的胞孔被屈曲的胞壁填充達(dá)到密實(shí)，此時(shí)該處V型變形帶逐步消失。隨著試件被進(jìn)一步壓縮，又會(huì)在底部其他部位形成新的變形帶，胞壁逐漸被壓實(shí)達(dá)到致密化狀態(tài)，泡沫鋁達(dá)到致密應(yīng)變時(shí)整體呈現(xiàn)梯形狀。

低相對(duì)密度泡沫鋁在應(yīng)變率590 s-1下的動(dòng)態(tài)變形失效過程如圖13所示。可以發(fā)現(xiàn)泡沫鋁在動(dòng)態(tài)撞擊過程中，試件支撐端和沖擊端同時(shí)產(chǎn)生變形，表明泡沫鋁首先在兩端同時(shí)產(chǎn)生變形帶，這兩個(gè)變形帶附近的胞壁首先屈曲隨即被壓縮密實(shí)。隨著沖擊荷載的持續(xù)加載，變形帶由兩個(gè)端部向泡沫鋁中間延伸，與之相鄰的胞壁隨之屈曲，試件被進(jìn)一步壓縮，最終達(dá)到致密化狀態(tài)。

3結(jié)論

對(duì)3種相對(duì)密度的泡沫鋁在應(yīng)變率0.003～597 s-1范圍內(nèi)進(jìn)行了準(zhǔn)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)壓縮力學(xué)試驗(yàn)，分析了試件的相對(duì)密度和應(yīng)變率對(duì)泡沫鋁單軸壓縮力學(xué)性能和吸能特性的影響。研究結(jié)果表明泡沫鋁的應(yīng)力-應(yīng)變曲線具有顯著的3階段特征，即：線彈性階段、屈服平臺(tái)段以及致密段。隨著相對(duì)密度的增加，泡沫鋁屈服應(yīng)力和平臺(tái)應(yīng)力顯著提升，而致密應(yīng)變則會(huì)提前。相對(duì)密度會(huì)影響泡沫鋁的單位體積吸收能量，兩者呈明顯正相關(guān)關(guān)系；相對(duì)密度也對(duì)泡沫鋁吸能效率有一定影響，兩者呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)性。泡沫鋁屈服應(yīng)力隨著加載應(yīng)變率的增大而提高，其中高相對(duì)密度泡沫鋁增幅最高，達(dá)到54.82%。在同樣相對(duì)密度下，泡沫鋁單軸壓縮過程中屈服應(yīng)力表現(xiàn)出明顯的應(yīng)變率敏感性，以高相對(duì)密度泡沫鋁最甚。此外，伴隨著應(yīng)變率的增加，泡沫鋁的吸能能力依次提高，吸能效率變化不顯著。

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