Истраживање о компресијској пластичној механици материјала од пенастих метала

Са развојем привреде и напретком друштва, индустријска технологија се брзо развијала. Развој композитних материјала и истраживање нових материјала су важне теме у данашњем индустријском пољу. Као нова врста материјала, у поређењу са традиционалним металним материјалима и порозним полимерним материјалима, метална пена не само да има карактеристике функционалних материјала, већ узима у обзир и карактеристике конструкцијских материјала. Има очигледне предности и широке перспективе развоја. Данас су материјали од пенушавог метала примењени у многим областима као што су аутомобилска индустрија, грађевинска индустрија и област ваздухопловства и постали су једна од кључних тема истраживања у области нових материјала.

1. Карактеристике металне пене

Пенасти материјал има метални скелет и поре. У поређењу са традиционалним металним материјалима, има основна својства као што је традиционална заварљивост метала и такође има велики број унутрашњих пора. Управо због постојања ових унутрашњих пора, пенасти метал има своје предности.

1.1 Пропустљив

Пошто метална пена има велики број пора, али и број затворених ћелија заузима велики удео, јер само пролазна-структура има пропустљивост, тако да затворене поре имају велики утицај на пропусност. Истовремено, пропустљивост је такође повезана са величином величине пора и својствима пермеата.

1.2 Смањење буке и апсорпција удара

Структура кроз{0}}рупе која постоји у металној пени може да претвара долазне звучне таласе и вибрације у топлотну енергију и да је расипа. Учинак смањења буке и апсорпције удара директно је повезан са висином његове порозности и величином његовог пречника. У исто време, пенасти метал је издржљивији од азбеста и других материјала, има већу чврстоћу и бољу отпорност на пламен.

1.3 Топлотна проводљивост

Топлотна проводљивост металне пене је боља од металних материјала и нижа од термоизолационих материјала, а њена топлотна проводљивост је директно повезана са њеном порозношћу. Структура затворених-ћелија има боље перформансе топлотне изолације од структуре кроз{1}}отворе. Под конвективним условима, повећање порозности и проширење величине пора може побољшати капацитет конвективног преноса топлоте.

1.4 Електрична својства

Због структуре пора, пригушење је веома добро. Ако се високомолекуларни полимер напуни у поре, карактеристике пригушења се могу ефикасно побољшати. За металне пене, својства пригушења су директно повезана са величином површине.

2. Структурни облик материјала од металне пене

Када људи проучавају и користе структурне материјале, прво морају узети у обзир механичка својства материјала. Због тога су механичка својства важан параметар за процену перформанси материјала. Да би спровели-дубина истраживања механичких својстава самог материјала, људи прво морају да разумеју структуру и морфологију материјала.

Главно тело материјала од металне пене су метални скелет и поре, а поре обухватају две врсте пролазних-рупа и затворених-ћелија. Структура кроз{2}}отворе се још назива и отворена ћелија, то јест, један отвор за ваздух унутар пенастог метала је отворен, а рупе за ваздух су међусобно повезане. Поре затворене-ћелијске структуре су затворене и независне једна од друге и одвојене су од матичног метала. Треба напоменути да затворене ћелије и отворене ћелије коегзистирају у већини структура садржаја металне пене.

Носива конструкција од нагибног метала може се поделити на зидове рупа, ребра и спојеве. У отвореној-ћелијској структури, поре су међусобно повезане, а изоловани зидови пора су некомплетни, док затворена-ћелијска структура изолује поре целим зидом пора. Када је зид пора много тањи од зида ребра, утицај зида пора на укупне механичке особине материјала од металне пене је веома слаб и може се сматрати квази-отвореном ћелијском структуром.

3. Компресивна механичка својства пенастих металних материјала

3.1 Статичко компресијско понашање

Крива напона{0}}деформације материјала од металне пене подељена је у три фазе (погледајте слику 1): прва фаза је фаза еластичне деформације, друга фаза је фаза платоа течења, а трећа фаза је колапс фаза збијања. На почетку, деформација је мала, а центрирање напона-деформација је линеарна еластичност; затим напрезање наставља да расте, а напон је у фази платоа, скоро у стању константне или мале промене, и коначно, уз континуирано истискивање унутрашњих рупа материјала од пенастог метала Притиснут заједно, материјал је у збијено стање са брзим порастом стреса. Под дејством силе притиска, механизам деформације материјала од пенастог метала је углавном савијање призме и савијање и истезање филма за зид рупе. Међутим, неке рупе у материјалу су саме по себи слабе. Када се деформација концентрише у локалном положају, првобитно слабе рупе се прво згњече под дејством екструзије, а затим се суседне рупе покрећу да наставе да се дробе, формирајући секвенцијални пренос. Ситуација је на крају довела до стварања "зоне деформације". Уз континуирано ширење „зоне деформације“, када ширење и пренос напона лома утиче на цео материјал, то се манифестује као дробљење целог материјала. Може се видети да се компресивна пластична деформација материјала од металне пене сукцесивно уништава преносом слојева-по-слој.

Експериментални резултати показују да када је материјал од металне пене подвргнут сили притиска, фаза еластичне деформације је веома кратка, а када деформација достигне 2 процента, она ће ући у период платоа приноса, односно за металну пену. материјала, Притисак течења и напон течења су једнаки.

3.2 Понашање динамичке компресије

Својства металне пене {0}}апсорбују ударце чине је добрим материјалом за{1}}апсорбовање удараца и пуферирањем који се користи у многим приликама. Истраживање механичких својстава металне пене под динамичким притиском на притисак је вруће питање у области нових материјала. У поређењу са механичким својствима под статичким тлачним оптерећењима, механичка својства динамичких тлачних оптерећења су сложенија. Динамичка компресија треба у потпуности да узме у обзир низ динамичких ефеката, укључујући инерционе ефекте и ефекте брзине деформације. Према механизму компресивне деформације пенастог металног материјала, јачина течења материјала се побољшава када је брзина деформације већа. Под условима статичког тлачног оптерећења, материјал од металне пене се слој по слој деформише компресијом, а један слој зидова пора подлеже деформацији савијања, односно од прве фазе пластичне деформације до колапса другог слоја пора. Под дејством се урушава слој по слој док се све поре не савијају и збијају до густог степена. Овај процес деформације није равномеран и на одређеном делу је нестабилан. Тада под условом динамичког тлачног оптерећења расте напон и на ојачање материјала углавном утичу два фактора. Један је да се уз континуирано повећање брзине удара, поре на ударној површини чвршће збијају, тако да се напон течења континуирано повећава. Други је да динамичка компресија има истакнуту карактеристику локализације, због чега се повећава брзина деформације зоне пластичне деформације компресије, а ефекат микро-инерције доводи до побољшања симетричног и асиметричног начина деформације.