第1章多孔缓冲材料概述

1.1概念

1.2制备方法

1.2.1蜂窝材料

1.2.2泡沫材料

1.3性能与应用

1.3.1阻隔材料

1.3.2缓冲减振

1.3.3结构材料

1.3.4漂浮材料

1.3.5其他用途

1.4孔穴

1.4.1结构

1.4.2形状

1.5相对密度

复习题

第2章ANSYS有限元结构分析基础

2.1工程分析

2.1.1概念

2.1.2计算机辅助工程分析

2.1.3实例

2.2有限元结构分析

2.2.1有限元法

2.2.2ANSYS快速浏览

2.2.3有限元分析实例

复习题

第3章蜂窝材料力学

3.1六边形蜂窝

3.1.1共面力学

3.1.2异面力学

3.2弹性模量的有限元计算

3.2.1基于特征单元的方法

3.2.2基于单元阵列的方法

3.3动态压缩的有限元模拟

3.3.1方法

3.3.2实例

3.4各种蜂窝材料的力学性能

3.4.1三角形蜂窝

3.4.2四边形蜂窝

3.4.3圆形蜂窝

3.4.4多层U形A瓦楞

复习题

第4章泡沫材料力学

4.1变形机制

4.2压缩

4.2.1线弹性变形

4.2.2非线弹性变形

4.2.3塑性坍塌

4.2.4脆性压溃

4.3拉伸

4.3.1线弹性变形

4.3.2非线弹性变形

4.3.3塑性坍塌

4.3.4脆性断裂

复习题

第5章其他多孔缓冲材料力学

5.1木材

5.1.1结构

5.1.2力学性能

5.1.3模型

5.2软木

5.2.1结构

5.2.2力学性能

5.3网状骨质

5.3.1结构

5.3.2力学性能

5.3.3模型

复习题

第6章缓冲设计方法

6.1国标中的缓冲包装设计方法

6.1.1相关术语

6.1.2设计要求

6.1.3流程简述

6.1.4具体方法

6.1.5应用技术

6.1.6相关试验

6.2“缓冲系数最大应力曲线”法

6.2.1设计示例

6.2.2包装用缓冲材料静态压缩试验方法

6.2.3缓冲系数的计算

6.3“最大加速度静应力曲线”法

6.3.1设计示例

6.3.2包装用缓冲材料动态压缩试验方法

6.4减振防护设计示例

6.4.1示例1

6.4.2示例2

6.5“能量吸收图”法

6.5.1能量吸收图的生成原理

6.5.2材质已知时厚度和密度优化算法

6.5.3材质未知时基材材质优化算法

6.6二维多孔材料共面动态缓冲性能的测定方法

6.6.1技术背景

6.6.2方法细节

6.6.3方法的可行性

6.6.4测定案例

复习题

孙德强，陕西科技大学，副教授，先后主讲过《仿真设计》、《面向对象的程序设计C 》、《电子商务》、《包装管理学》、《包装CAD》等课程；在化学工业出版社等出版教材2部，在《Composite Structures》、《Journal of Engineering Mechanics-ASCE》、《International Journal of Materials Research》、《Advance Materials Research》、《Applied Mechanics and Materials》、《包装工程》等国内外期刊上发表论文40余篇，其中SCI/EI收录5篇，EI收录20余篇，CPCI-S收录10余篇；负责省级科研项目1项，教育厅自然科学项目1项，西安市工业攻关计划项目1项，校级科研项目多项，横向项目2项，参与各级项目多项。获得发明专利1项，在申发明专利2项，在申实用新型专利3项，取得软件著作版权6项。

《多孔缓冲材料有限元结构分析与设计方法》共分为6章，分别是：多孔缓冲材料概述，ANSYS有限元结构分析基础，蜂窝材料力学，泡沫材料力学，其他多孔缓冲材料力学以及缓冲设计方法。具体内容包括多孔缓冲材料的概念、制备、性能、应用等基础知识，工程分析、计算机辅助工程分析、结构分析相关概念、有限元法的原理、ANSYS软件，各类多孔缓冲材料力学和相关有限元分析，以及缓冲性能评价和缓冲设计方法。

《多孔缓冲材料有限元结构分析与设计方法》不仅把多孔缓冲材料力学和ANSYS有限元软件两者融合，还推出了各类多孔缓冲材料力学性能仿真、缓冲性能评价、缓冲设计方法的大量原创性内容。既注重理论性，又注重实践性。内容安排由浅入深，循序渐进。适合包装工程专业本科、研究生和包装工程技术人员阅读。

烧结多孔材料虽然力学性能和耐腐蚀性能等因存在孔隙而不如致密金属，但有些性能如热交换能力、电化学活性、催化作用等却因比表面增大而比致密金属好得多。多孔材料还具有一系列致密金属所没有的功能，如孔隙能透过气、液介质，能吸收能量，或起缓冲作用。烧结多孔材料因用途不同而各具特殊性能，如对过滤材料要求过滤精度、透过性和再生性；对某些多孔材料要求热交换效率、电化学活性、声阻性、电子发射能力等。

表征多孔结构的主要参数是：孔隙度、平均孔径、最大孔径、孔径分布、孔形和比表面。除材质外，材料的多孔结构参数对材料的力学性能和各种使用性能有决定性的影响。由于孔隙是由粉末颗粒堆积、压紧、烧结形成的；因此,原料粉末的物理和化学性能,尤其是粉末颗粒的大小、分布和形状，是决定多孔结构乃至最终使用性能的主要因素。多孔结构参数和某些使用性能（如透过性等）都有多种测定原理和方法。孔径常用气泡法、气体透过法、吸附法和汞压法等来测定，比表面常用低温氮吸附法和流体透过法来测定。选择测定方法时应尽量选用与使用条件相近的方法。流体透过多孔体的运动在层流条件下服从达西公式，即流速与压力梯度成正比，与流体粘度成反比，其比例常数即透过系数为反映材料透过能力的特征参数。当贯通孔隙度、孔径增大时，或多孔体厚度、流体粘度减小时，烧结多孔材料的透过能力随之增大。烧结多孔材料的力学性能不仅随孔隙度、孔径的增大而下降，还对孔形非常敏感，即与“缺口”效应有关。孔隙度不变时，孔径小的材料透过性小，但因颗粒间接触点多，故强度大。过滤精度即阻截能力是指透过多孔体的流体中的最大粒子尺寸，一般与最大孔径值有关。孔径分布是多孔结构均匀性的判据。对于过滤材料要求在有足够强度的前提下，尽可能增大透过性与过滤精度的比值。根据这些原理，发展出用分级的球形粉末为原料，制成均匀的多孔结构，用粉末轧制法制造多孔的薄带和焊接薄壁管，发展出粗孔层与细孔层复合的双层多孔材料。

多孔材料可由多种金属和合金以及难熔金属的碳化物、氮化物、硼化物和

硅化物等制成，但常用的是青铜、不锈钢、镍及钛等。多孔材料的孔隙度一般在15%以上，最高可达90%以上，孔径从几百埃到毫米级。多孔材料的孔隙度一般粗分为低孔隙度(<30%)、中孔隙度(30～60%)、高孔隙度(>60%)三类，孔径分为粗孔(>50nm)、中等孔（2～50nm）和微孔(<2nm)三种。低孔隙度的多孔材料主要是含油轴承，高孔隙度的还包括金属纤维多孔材料和泡沫金属，主要用于电池极板、绝热、消音、防震等。大量使用的过滤材料和发汗冷却材料（见金属发汗材料）多为中等孔隙度。过滤用的多孔材料可按过滤精度和流量分成等级系列。

多孔模具钢的金相组织(ESEM)内部随机分布着大量三维空间互通的孔洞。由于该模具钢的透气性好，所以，铸出的铸件表面轮廓清晰；其二，充型阻力减小，于是充型动力也可以减小；其三，模具的合模力可以减小；其四，模具的重量可以减轻，仅为原来模具的三分之二，节约了金属材料；其五，上述优点的综合，可以简化模具结构的设计和对注塑机、压铸机型号的选择。从多孔钢在模具上的应用实例可以看出，多孔金属材料的研制利应用具有省能源，省资源，有利于材料的循环利用 l地球环境的保护，所以具有广阔的应用前景利深远的经济效益及社会效益。

隧道缓冲结构，铁路行业用语，指隧道两端洞口为缓解空气动力学效应而设置的结构。

铁路行业用语，指隧道两端洞口为缓解空气动力学效应而设置的结构。