机械工程学报

作者：任志英, 黄子豪, 方荣政, 王秦伟, 莫继良, 秦红玲

单位：1. 福州大学机械工程及自动化学院 福州 350116;2. 福州大学金属橡胶与振动噪声研究所 福州 350116;3. 西南交通大学机械工程学院 成都 610031

关键词：金属橡胶,网格互穿结构,虚拟制备,热力学性能；

基金：国家自然科学基金NSAF联合基金(U2330202)、国家自然科学基金(52175162,51805086,51975123)和福建省技术创新重点攻关及产业化(2023XQ005)资助项目。

金属橡胶是一种弹性多孔纯金属材料，其内部的网格互穿结构复杂而无序，难以通过一般方法准确描述，这限制了其在高温环境下的可控应用。为此，通过虚拟制备技术构建了综合考虑金属橡胶材料属性、线匝几何尺寸及工艺参数等因素的金属橡胶有限元模型。在此基础上，推导出金属橡胶内部金属丝微元热传导的动态理论公式并进行相关的有限元分析。结果表明：当仅有热载荷时，金属橡胶主要由连续金属丝实现传热并通过界面接触进行换热，温度场沿成形方向呈梯度分布。此外，由于材料的膨胀其宏观尺寸会增大，但在外部约束与孔隙收容机制的作用下其热膨胀系数小于实心材料的热膨胀系数。而当同时存在热-力载荷时，金属橡胶展现出了良好的结构稳定性与耐热性。通过材料高温准静态压缩试验对材料的热力学性能进行了测试，验证所建立的有限元模型能够有效地反映与预测金属橡胶材料复杂的热力学性能，为材料在高温环境下的应用提供了一定的理论指导。

来源：2024年第8期

《机械工程学报》期刊编辑部

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