泡沫铝是一种轻质功能材料,其独特的多孔结构使泡沫铝具有优异的能量吸收及防爆特性。本文针对泡沫铝材料的缓冲吸能特性,对闭孔泡沫铝及填充泡沫铝的铝管在准静态压缩和低速撞击条件下的力学行为进行了研究。利用泡沫铝的防爆特性,研究了泡沫铝及泡沫铝夹芯板在爆炸冲击载荷下的响应。最后通过计算及数值模拟研究了泡沫铝材料应用于制备重型装备空降缓冲平台及陆基导弹发射井井盖的可行性。利用落锤测试设备对6063铝合金泡沫、纯铝泡沫及铸铝201合金泡沫进行轴向低速撞击,讨论了不同基体材料制备的泡沫铝在动态冲击下典型的特征曲线：通过SEM对泡沫铝断口形貌分析,解释了由于基体材料不同引起的变形模式差异；改变泡沫铝密度进行冲击,对泡沫铝剖面分析得到三种不同变形模式；最后分析了泡沫基体材料对能量吸收特性的影响。结果表明,基体材料决定了泡沫铝在动态冲击下的特征曲线及变形模式。低速冲击条件下,若基体材料趋于韧性断裂(纯铝泡沫及6063合金泡沫),泡沫铝典型的位移-载荷曲线分为初始压缩阶段及渐近压溃阶段。第一阶段曲线线性上升,第二阶段载荷上下振荡,且存在硬化现象。若基体材料趋于脆性断裂(铸铝201合金泡沫),泡沫铝位移-载荷曲线中第一阶段被拉长,第二阶段载荷振荡幅度较大。泡沫铝在冲击过程中,产生单向剪切变形带。纯铝泡沫及6063合金泡沫中,泡沫铝材料的密度决定了泡沫铝的变形特征。密度范围0.186-0.249g·cm-3时,泡沫铝变形集中在内部,变形带呈“V”形或倒“V”形。密度范围0.279-0.436g·cm-3时,泡沫铝变形集中在顶部或底部,变形带呈“I”型。泡沫铝材料比吸能随密度增加而增大,且由于基体材料不同,泡沫铝材料比吸能存在较大差异。对Al-Ca闭孔泡沫铝填充铝管进行准静态压缩,探讨了泡沫铝及其填充铝管的变形过程,对泡沫铝填充前后吸能特性进行测试,明确了泡沫铝与铝管间相互作用。结果表明,泡沫铝在压缩过程中,塑性变形首先产生于薄弱环节,继而剪切变形带形成并向下移动；泡沫铝填充铝管后,二者相互作用使铝管变形模式改变、压实应变减小；泡沫铝填充铝管的比吸能是铝管及泡沫铝单体比吸能总值的1.3-1.6倍。利用落锤装置对泡沫铝填充铝管进行较高能量(150-1300J)动态冲击。讨论了泡沫铝、铝管及泡沫铝填充铝管三种材料的特征曲线、变形模式及能量吸收特性。通过变形剖面分析明确了泡沫铝及其填充铝管的变形过程。试验结果显示,泡沫铝的填充使铝管变形模式由轴对称变形向不规则变形转变。随填充泡沫铝密度的增加,峰值载荷Pcr、峰值载荷下降幅度△Ⅰ、第二阶段载荷波动幅度△FⅡ及平均载荷均呈增大趋势。与铝管复合后的泡沫铝质量比吸能比复合前提高25-45%,体积比吸能提高90-118%,吸能效果显著提高,但缓冲时间有所降低。通过爆炸实验设备,系统研究钢板及钢板/泡沫铝/钢板复合三明治板在爆炸冲击载荷下的响应,利用PVDF应变片对爆炸冲击波峰值应力进行测试。实验对比了钢板及泡沫铝夹芯三明治板对冲击波峰值应力的衰减作用,结果显示,爆炸冲击波在钢板中随传播距离增加近似线性衰减。泡沫铝夹芯填充钢板后,由三明治结构透射的峰值应力较入射到三明治结构的峰值应力衰减95%以上,比纯钢板至少高出66%。改变泡沫铝夹芯密度进行测试,结果表明,入射到三明治结构及从三明治结构透射的峰值应力比值随泡沫铝夹芯密度增大呈指数衰减。对泡沫铝孔径统计结果显示,较小孔径的小密度泡沫铝对峰值应力的衰减作用要优于较大孔径的大密度泡沫铝。通过局部取样分析泡沫铝在爆炸载荷下的变形过程,结果表明,泡沫铝在爆炸冲击下的主要变形模式是裂纹的不断生成及扩展,这种以裂纹为主导的脆性变形方式不同于泡沫铝在准静态压缩及低速冲击下变形模式。针对泡沫铝材料对冲击波峰值应力的衰减作用进行测试,得到冲击波峰值应力在泡沫铝中呈指数衰减趋势。利用泡沫铝的缓冲吸能及防爆特性,研究了制备两种特种装备的可行性。用充填泡沫铝铝管吸能柱设计了重型装备空降缓冲平台并进行理论计算得出,缓冲平台中泡沫铝及其填充铝管可使20t装备落地动能被完全吸收。设计装甲钢板/泡沫铝/PE纤维板复合导弹发射井井盖,对其抗爆能力与传统井盖进行对比,同时采用LS-DYNA有限元数值计算软件,模拟半穿甲弹攻击。结果表明,545mm厚复合井盖抗冲击强度超过1500mm厚的钢筋混凝土井盖,其抗爆及抗侵彻能力均优于现有混凝土结构井盖。