座人低密度多孔介质的缓冲和减振

低密度多孔介质的缓冲和减振

0 引 言 仪器在输运及使用时，都有可能遇到碰撞或振动干扰等各种意外，因此我们需要对这些设备仪器作些缓冲或减振等防范措施，选择一些缓冲性能或减振性能好的材料进行防护。常用的缓冲减振材料(泡沫塑料或泡沫硅橡胶等)属于低密度多孔介质，这类材料的变形过程大致可分为三个阶段：弹性区、屈服平台区和压实区，如图1所示。由于其平台区很宽，因此它的吸能效果很好，又由于其平台值较低，因此在介质被压实之前不可能传递超过平台值的力，是种缓冲性能好的材料。这和主机有明显的区分另外，它的刚度低，尤其是一些柔软的多孔介质，还是一种减振性能好的材料。研究低密度拉床用处：冲击试样缺口拉床是加工夏比冲击试样缺口的装备多孔介质的缓冲特性和减振特性，并给出恰当评估，这对于合理选择材料，优化设计是十分有用的。

图1 低密度多孔介质的应力应变曲线1 缓 冲 目前常用来评估低密度多孔介质缓冲吸能特性的有缓冲曲线、吸能曲线和能量吸收图三种。

缓冲曲线为物体掉落到泡沫体时所受到的最大无量纲加速度Gm(即am/g)与物体受到的单位面积静力σs之间的关系，反映了泡沫体在冲击过程中的缓冲特性［1］。通常缓冲曲线是由自由落体实验测定，一次落体实验只能确定一个实验点，在一定的落高及泡沫厚度下通过改变落体的单位面积静力来获得具体泡沫的一条实验曲线，不同的落高不同的泡沫厚度将有不同的缓冲曲线，这样对于每一种泡沫材料都要作大量实验来确定与上述参数相关的一条条缓冲曲线，十分繁琐。

为此，Miltz等人［幕墙玻璃接缝用密封胶JC/T 882⑵0011］又提出了用吸能曲线来预测泡沫材料的吸能特性。他们用E(Efficiency)表示该泡沫材料的吸能率，用I(Ideality)表示其理想吸能率，其数学表达式(参见图1)分别为：

(1) (2)显然E、I的值愈大，该泡沫材料的吸能特性愈好。所谓吸能曲线即指吸能效率图(E～σm图)和理想吸能效率图(I～σm图)，利用实测的应力应变曲线则可得到。然而Miltz等人所采用的压缩应力应变曲线是在准静态条件下得到的，据此所预测的泡沫材料的E、I只反映了该材料在准静态条件下的吸能特性。我们也可选用在冲击压缩条件下测到的应力应变曲线，但所得结果只反映了某一特定应变率下的吸能特性，仍有局限性。目前这种方法的描述与缓冲曲线方法相比，前者更多地反映了泡沫材料的吸能特性，而后者则主要反映了泡沫材料的缓冲效果。前者讨论的是一种材料性质，后者讨论的是一具体结构物(具有特定厚度)的缓冲效果。

Gibson等人［2］提出的能量吸收图同时考虑了应变率和材料密度对泡2012年到2014年沫材料缓冲吸能的影响。图2(a)中参数W为单位体积泡沫所吸收的能量，图2(b)表示了在某一确定的应变率条件下不同密度能量吸收与应力之间的关系，图上的包络线表示了在该应变率下缓冲吸能效果最佳时的应力和密度。不同应变率可以得到不同的包络线(参见图2(c))，图中另一族与之相交的曲线是密度相等的点的连线。鉴于能量吸收图汇集了不同应变率、不同密度条件下的泡沫材料最佳吸能点，因此它所反映的缓冲吸能特性比前面两种方法更好。

图2 能量吸收图2 减 振 类似于评估低密度多孔介质缓冲特性的吸能曲线，我们也可以提出用于评估低密度多孔介质减振特性的刚度曲线。我们用松弛模量(也即割线模量)表示材料的软硬程度，显然石家庄订做职业装
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