泡沫玻璃拦阻材料

高孔隙率强吸能

以多尺度实验与数值框架揭示其在航空冲击应变率下的能量耗散机制，为可持续工程拦阻系统提供高效候选。

Yan, Tu · Liu, Jinchun · Hangli, Yang · Zhengwei, Meng · Ren, Xinxin · Hengliang, Zhu · Lan, Zhang

Aerospace Science and Technology 2026

参数信息

孔隙率

91.53 %

体积比吸能

13.14 J/cm³

吸能效率

90.25 %

应变率范围

39.1–108.5 s⁻¹

数值模型误差

5 %

技术优势

极小应变即高效吸能

在仅13‰应变下即实现13.14 J/cm³吸能，效率90.25%，意味着拦阻系统可在极短位移内快速耗散飞机动能。

高速下吸能增强

在39.1–108.5 s⁻¹应变率范围内表现出显著正应变率敏感性，飞机冲出跑道速度越高，材料单位体积耗能越多。

结构高度均质可控

X射线显微CT揭示孔隙率达91.53%且胞元形态高度均匀，并通过2D/3D分形分析量化了结构复杂度，为性能可重复性提供保障。

模型误差小于5%

LS-DYNA模型采用*MAT_CRUSHABLE_FOAM本构，关键指标与实验吻合在5%以内，可直接用于拦阻系统数字化设计与优化。

应用场景

• 航空安全拦阻系统：用于跑道端拦阻床，在飞机冲出跑道时快速吸收动能，替代耐久性差的泡沫混凝土。
• 冲击防护材料：作为冲击防护层，在高速碰撞下通过微惯性、气体支撑和碎片摩擦耗散能量。
• 可持续建筑材料：以废弃玻璃为原料，耐久性优于传统泡沫混凝土，可用于长期服役的缓冲结构。
• 多孔材料：利用高孔隙率（91.53%）和均匀胞元实现轻质高吸能特性。