闭孔泡沫铝低速冲击防护的临界条件与优化设计

建立了高孔隙率闭孔泡沫铝抗低速撞击的分析模型，通过落重冲击试验验证了模型预测的准确性；采用所建立的模型，计算了闭孔泡沫铝作为大质量结构抗低速冲击构件的临界冲击速度，研究了不同冲击条件下结构响应的最小加速度和临界加速度。结果表明，闭孔泡沫铝适合作为大质量结构的低速冲击防护材料当撞击速度低于临界冲击速度时，泡沫铝的作用应力不会超过其平台压缩应力，具有高孔隙率的泡沫铝甚至可使冲击响应加速度大幅降低，具有优良的防护效果；当撞击速度超过相应条件下的临界速度时，由于泡沫铝压缩密实阶段的应力增强作用，不仅使其作用应力迅速增大（为平台应力的5～15倍），而且使冲击响应加速度迅速增加甚至超过1000g，从而对结构的安全防护构成威胁。最后，讨论了冲击质量比、泡沫铝孔隙率、泡沫几何尺寸等冲击参数对临界冲击速度和冲击响应加速度的影响。