功能梯度金属泡沫填充管在冲击载荷下的高效吸能

摘要

研究功能梯度泡沫填充管(FGFTs)在落锤冲击载荷作用下的变形行为和耐撞性。采用液态工艺制备的闭孔泡沫铝、A356合金泡沫和锌泡沫作为轴向梯度填料,用于制备不同构造的单层和多层结构。结果表明,多层泡沫填充管的变形由低强度部位开始,然后通过应力的逐渐增加在高强度部位中扩展。使用更多的A356合金和泡沫铝层可为梯度结构提供更大的比吸能(SEA),而高强度的锌泡沫对碰撞性能没有积极的影响。由泡沫铝和A356合金泡沫组成的梯度结构在准静态和落锤冲击条件下以对称模式发生连续倒塌。使用锌泡沫会引起对称模式和扩展模式倒塌,样品在动态加载下产生更大的局部变形,在准静态加载下产生更大的局部破裂。Al−A356泡沫填充管具有最高的SEA(10 J/g)和最低的初始峰值应力(σmax=10.2 MPa),是最好的轻质耐撞结构。