泡沫金属孔结构的数值模拟论文

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1、泡沫金属孔结构的数值模拟毕业论文目录摘要IAbstractII第一章绪论-1-1.1引言-1-1.2泡沫铝简述-1-1.3泡沫铝的性能特点-1-1.4泡沫铝材料的应用-3-1.5国内外研究现状和发展趋势-3-1.6本文的研究内容及意义-5-1.7小结-6-第二章有限元模拟的理论依据-7-2.1DEFORM-3D简介-7-2.1.1DEFORM-3D概况-7-2.1.2DEFORM-3D系统结构-7-2.1.3DEFORM-3D的功能-8-2.1.4DEFORM-3D的操作步骤-8-2.2模拟设计思路-9-2.2.1泡沫金属和有限元的连接点-9-2

2、.2.2泡沫模拟的设计思路-9-2.2.3模拟的假设-11-2.3几何模型的建立-12-2.4泡沫铝的压缩性能-13-2.5小结-15-第三章实验过程-16-3.1模拟的前处理-16--55-3.1.1几何模型的建立和导入-16-3.1.2网格划分-17-3.1.3材料模型-17-3.1.4物体空间位置的调整-18-3.1.6定义物体的运动-18-3.1.5模拟参数的定义-18-3.1.6设置对象之间的关系-19-3.2模拟运算-19-3.3小结-19-第四章实验结果与分析-20-4.1单元结构的数值模拟-20-4.1.1不同材料单元结构数值模拟

3、结果-21-4.1.2模拟结果的验证与分析-32-4.2不同孔隙率泡沫铝模型的数值模-33-4.2.1不同孔隙率泡沫铝模型的数值模拟结果-33-4.2.2结果分析与比较-37-4.2.3误差分析-38-4.3小结-39-第5章结论-40-参考文献-41-致谢-43-附录（英文翻译）-44--55-第一章绪论1.1引言泡沫金属是一种新型多用途材料，常用多孔金属材料的材质有青铜、镍、钛、铝、不锈钢，以及其他金属和合金，在所有多孔金属材料中受到特别重视的是泡沫铝[1]。现代工艺技术的发展，使得泡沫铝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

4、泡沫金属是近年来发展较快的一种新型功能结构材料，它具有优良的机械阻尼、消声降噪、吸能、电磁屏蔽等功能，而且质轻、坚固、耐热、美观，在国民经济建设和国防高科技等诸多领域有着广泛的应用前景[2,3]，已成为当今世界材料科学研究的重要内容之一。1.2泡沫铝简述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,它兼有连续金属相和分散空气相的特点。按孔结构划分，泡沫铝通常可分为胞状铝(闭孔泡沫铝)和多孔铝(通孔泡沫铝)两类[4]，前者孔隙率在80%以上，孔径一般为φ2mm--5mm，各孔互不相通;后者的孔隙率在60%--75%，孔径

5、一股为φ0.8mm--2mm，各孔相互连通。泡沫铝以其独特的结构而具有许多优异的性能，它不仅具有多孔材料所具有的轻质特性，还具有金属所具有的优良的力学性能和热、电等物理性能，如渗透、阻尼、能量吸收、高比表面积、电磁屏蔽等性能。现在，泡沫铝的应用主要有:防火和吸音板、冲击能量吸收材料、建筑板、半导体气体扩散盘、热交换器、电磁屏蔽物等方面。也可用于冶金、化工、航空航天、船舶、电子、汽车制造和建筑业等领域，应用范围不断扩大。1.3泡沫铝的性能特点泡沫铝以其独特的结构而具有许多优异的性能[5,6,7]，具体如下：1)重量轻、密度低-55-由于在铝基体中存

6、在许多大大小小的孔隙，因此使它明显有重量轻，密度低的特点。泡沫铝的密度范围在0.2～0.5g/cm3，其平均值只有铝的1/10。2)力学性能泡沫铝的抗拉强度比较低，比强度也较低，但是抗压强度和抗弯强度较高。泡沫铝的抗拉强度只有铝的1/100左右，比强度约为铝的1/10。泡沫铝的刚性较差，如泡沫铝没有铝铝所具有的延展性，受到压力几乎不发生塑性变形，由弯曲试验测得泡沫铝的弹性模量约为铝合金的1/50～1/100。3)吸收冲击功特性泡沫铝材料具有独特的网状、无方向性多孔结构，而又无反弹作用。通过对这种材料进行应力-应变试验，发现它的应变强烈滞后于应力，

7、在压缩应力-应变曲线中包含一个很长的平稳段，因而泡沫铝是一种具有高冲击功吸收特性的材料。4)热物理性能泡沫铝一般有高的耐热性能，即使温度达到基体合金的熔点也不溶解，例如，ALMAG合金的使用温度范围为560～640℃，但是ALMAG合金的泡沫合金在大气中加热到1400℃也不溶解。5)透过性能透过性能是通孔泡沫铝的又一特性，通过对泡沫铝孔结构（如孔隙度、孔径大小、通孔度等）的调整，可以获得不同透过性能要求的泡沫铝材料。6)导电性多孔铝材料横断面积只有一小部分为铝，而大部分有充满了气体的气孔组成，起导电性由基体铝的性能决定。此外，气孔壁上有一层氧化表

8、面，它和气体都不能导电。所以，横断面上铝和气孔的比值决定了泡沫材料导电性的强弱。因此，当空隙率越大时，导电性就越差。当泡沫铝的密度增加，