低密度开孔泡沫材料力学模型的理论研究进展

开孔泡沫材料主要用于隔音、减振和填充方面，对其力学行为进行理论描述，探讨力学性能与密度及复杂微结构的关系具有十分重要的学术价值和工程意义．为了促进国内泡沫材料力学的发展和交流，文中对低密度开孔泡沫材料力学模型的研究历史进行了简要回顾，重点介绍了能较好地反映开孔泡沫材料真实胞体结构特点的十四面体胞体模型和随机胞体模型，并报道了近年来基于十四面体胞体模型和随机胞体模型研究低密度开孔泡沫材料力学行为的一些理论工作、同时，也对国内的一些相关研究情况进行了简要评述，指出了该领域今后的一些研究方向．     

聚氨酯泡沫塑料压缩杨氏模量的理论预测

通过微分法导出了泡沫塑料剪切模量和体积模量所满足的微分方程组，再利用联系泡沫塑料泊松比和孔隙比的Ｋｅｒｎｅｒ－Ｒｕｓｃｈ经验关系及泡沫塑料弹性常数间满足足的关系，在基体材料不可压缩的假设下，确定了泡沫塑料的杨氏模量。本文针对几种密度的泡沫塑料，分别对它们的杨氏模量进行了理论预测和实验测定，结果表明：理论预测的模量在较高密度下与实验符合的很好，在低密度下也给出相当好的近似值。此外，本文的结果同其他理     

泡沫流体的剪应力与法向应力差

本文在同时考虑表面张力与粘性力的情况下,以三维模型—长菱形十二面体及泡沫的应力张量表达式为基础,得出了泡沫的剪应力及法向应力差表达式,并通过计算机进行了求解,讨论了泡沫粘度、泡沫大小等因素对剪应力及法向应力差的影响。 实验使用了 RMS-605 大型流交仪、RV-2 流变仪及毛细管流变仪测定泡沫流变特性。消除了表面滑移影响后得到的剪应力与法向应力表数据与理论结果较接近,说明理论模型具有一定的实用价值。     

多胞材料的力学行为

多胞材料具有独特的力学性质,其工程应用日益增加.人造多胞材料可以分为蜂窝材料和泡沫材料两类.本文介绍了这两类材料在不同载荷条件下力学行为的研究概况.对于某些天然材料(木材和松质骨)的多胞结构及其模型也作了简要介绍.     

基于相对即时密度的泡沫铝材料力学性能研究

通过对圆柱形泡沫铝试件进行静态压缩和冲击实验，考察了泡沫铝的初始密度、孔径和尺寸等因素对材料应力应变关系的影响，研究了基于相对即时密度的泡沫铝材料的塑性行为。实验所用泡沫铝试件包含四种尺寸，三种孔径及多种初始密度。实验结果表明，初始密度对泡沫铝的应力应变关系有着显著的影响，而其他因素，如孔径、试件尺寸等的影响较小。基于实验结果，提出了一种新的泡沫铝材料力学性能的描述方法，即用材料的相对即时密度与应力的关系来描述泡沫铝材料的塑性行为。该关系适用于静态和动态加载情况，只是两种情况下的参数不同。基于该方法，发现泡沫铝的塑性行为可以用单一的应力一相对即时密度关系描述，这一关系甚至不依赖于材料的初始密度，这将使泡沫铝材料塑性行为的描述大大简化。     

Simultaneous measurement of viscoelastic changes and cell opening during processing of flexible polyurethane foam

A parallel-plate rheomete was constructed and used to study the development of dynamic shear modulus and cell opening under forced adiabatic conditions for a series of flexible slabstock polyurethane foams. Typical industrial formulations were used. The plates were heated to follow the adiabatic temperature profile of a real foam bun during foaming. The rheometer overcomes difficulties encountered in other methods such as heat loss and bubble damage caused by the probe.A four-stage modulus development profile was observed: initial bubble growth, bubble network, polymer stiffening and final curing. Chemical structure development was also studied under forced adiabatic conditions, using Fourier transform infrared spectroscopy. Polymer stiffening coincided with bidentate (hydrogen-bonded) urea formation.The normal force exerted by the expanding foam on the plates was found to be a function of the rate of foam expansion and the foam modulus. A sudden drop in the normal force typically coincides with the visually observed blow-off in the reacting foam bun, thus the normal force profile is a new and accurate indicator of cell opening. The normal force profile clearly shows that cell opening occurs just after the onset of polymer stiffening, thus illustrating the role of polymer rheology in the cell opening mechanism.Dedicated to the memory of Professor Tasos C. PapanastasiouPortions presented at the SPI Polyurethanes Technical/Marketing Conference, October 9–12, 1994, Boston, massachusetts, USA (Best paper award) and at the XIIth International Congress on Rheology, August 18–23, 1996, Québec City, Québec, Canada.     

玻璃纤维增强聚氨酯泡沫塑料的压缩力学性能研究

本文研究了两种不同密度的玻璃纤维增强聚氨酯泡沫塑料在准静态压缩下的力学性能。给出了与相应密度的普通泡沫塑料力学性能的比较，实验结果表明：两种增强泡沫塑料在压缩载荷作用下，具有不同于普通泡沫塑料的应力－应变特性，压缩模量和强度一般均有不同程度的提高，而且对相同纤维含量的增强泡沫塑料来说，密度较高的材料增强效果较好。     

泡沫铝合金填充圆管三点弯曲实验研究

用实验方法研究了三种不同管壁厚度、两种跨径的泡沫铝合金填充圆管的三点弯曲力学性能,得到了泡沫铝合金填充管结构承载过程中的三种变形模式,即压入、压入弯曲和管壁下缘拉裂破坏。给出了空管和泡沫铝合金填充管的载荷位移曲线,并进行了比较。实验发现泡沫铝合金填充管结构的承载能力随泡沫铝合金密度的增大而增大,但破坏应变则随之减小。结构承载力的相对提高量随着管壁厚度的减小和跨径的增大而增大。此外,分析了泡沫铝合金提高填充管结构承载能力的机理。泡沫铝合金填充使管壁压入量和管截面抗弯刚度的损失显著减小,从而提高了结构的抗弯能力。     

液态金属熔池中气泡-液体两相湍流的数值模拟研究

应用欧拉-欧拉双流体模型,以及分别描述气泡和液体湍流的两相湍流模型,描述液态金属中气体射流发泡过程的两相流动及气泡分布。与实验结果的对比表明,本模型的预测能力优于前人未考虑气相湍流的模型。考查了液体物性和气泡尺寸对流场特性的影响,结果发现,液体密度越低,气泡尺寸越小,气泡分布就越均匀。     

镓铟锡液滴撞击泡沫金属表面的运动学特性研究

常温下为液态的镓铟锡合金以其优异的导热性能在具有特殊要求的传热领域有着重要的应用价值,与传统流动介质相比较大的表面张力使得其产生的流动现象必有所区别.本文研究镓铟锡所形成的液滴撞击泡沫金属表面后所产生的铺展、回缩及回弹现象.采用高速相机拍摄液滴投影轮廓随液滴运动的变化过程,并通过图像处理获得不同撞击速度、底板表面孔径下的液滴铺展系数、中心位置轮廓高度以及液滴回弹后在空中的振动特性.研究结果表明:具有较高表面张力的镓铟锡液滴的铺展系数随无量纲时间的变化在铺展初始阶段仍满足常规流体的1/2次幂关系,只在铺展后期与底板的无量纲孔径有关系;液滴的最大铺展系数在较小无量纲孔径底板大于在光滑镍板,且随底板无量纲孔径增大而逐渐减小;在回弹过程,由于底板孔隙结构的存在使得液滴回弹后在空中的振动呈现3种形态:规则的横向和纵向振动、带旋转的横向和纵向振动以及旋转振动;最后,通过对振动频率的拟合和分析,进一步拓展了传统振动频率理论公式在非规则振动过程预测中的应用.