题目：泡沫铝力学性能的实验研究与仿真模拟

摘 要多孔泡沫金属是一种由金属基体和气孔组成的新型结构功能材料，它兼有结构材料和功能材料的特性，具有质量轻、隔声、隔热、防震、耐冲击等物理性能，又具有良好的阻尼、抗冲击等功能。作为一种新型工程材料，已经表现出潜在的应用前景。因此，对泡沫铝的力学性能进行研究具有重要的工程意义。本文首先对国内外泡沫材料力学性能研究进展作了简要综述，重点介绍了泡沫材料力学性能研究方法、研究现状以及本文的研究思路。第二章接着介绍了泡沫金属的结构性能表证参数（相对密度、孔径大小、孔隙率、孔的类型和形状等）和泡沫金属的制备方法，重点介绍了Gibson和Ashby采用立方体模型分析得出的泡沫材料的力学性能表达式。第三章通过实验研究了开孔和闭孔泡沫铝单向加载力学性能，分析了开孔和闭孔泡沫铝的静态吸能特性，通过比较发现闭孔泡沫铝的静态吸能特性明显优于开孔泡沫铝；同时讨论了相对密度、试件高度、加载应变率和基体材料成分对闭孔泡沫铝力学性能和静态吸能性能的影响。第四章介绍了有限元分析方法的发展与应用，阐述了有限元方法解决问题的基本思路，并且重点介绍了ANSYS有限元软件的特点。第五章采用细观力学的方法对泡沫铝的力学性能进行研究，改进了原有的十四面体模型，使其能考虑当泡沫材料的相对密度增大时，材料在支柱和顶点处的集中效应，采用有限元分析的方法对闭孔泡沫铝进行了单向压缩仿真模拟。结果表明，改进的模型能很好地模拟闭孔泡沫铝的单向压缩力学性能。第六章对全文进行了总结和展望，指出了有待进一步解决的问题。