泡沫铝具有优异的综合性能,由于其质轻、声阻尼、吸能减振、隔热和阻燃等特性,可广泛应用于各个领域。泡沫铝承受载荷时最显著的特性即压缩应力-应变曲线表现出的长的平台区,这使得泡沫铝可有效地吸收大量能量。本文对闭孔泡沫铝材料在准静态、高应变率和轴向冲击载荷条件下的力学响应进行了研究。选用的泡沫材料包括熔体发泡法制备的纯铝泡沫、铝硅合金泡沫、粉煤灰复合泡沫和碳纤维复合泡沫以及粉末冶金法制备的闭孔铝泡沫。研究内容包括不同材质,不同密度泡沫铝的力学性能、失效模式和能量耗散机制。准静态压缩实验对五种泡沫铝的杨氏模量、塑性坍塌应力和各向异性性能进行了测试,并从不同尺度上对压缩变形过程进行了分析。研究了塑性泡沫铝材料的典型变形过程,对其中变形带的产生、孔/膜尺度的变形模式以及微观组织结构对孔壁屈服断裂的影响进行了详细的讨论。结果表明密度仍然是影响闭孔泡沫铝压缩行为的主要因素,由于密度的变化导致孔结构、分布、缺陷的不同,几种因素交互作用最终导致了不同的宏观压缩行为即不同的应力-应变曲线及不同的能量吸收能力。塑性泡沫宏观失效模式表现为形成局域化的变形带,多层变形带的坍塌最终导致压缩进入致密化阶段。脆性泡沫宏观失效模式表现为渐进压碎。单个孔表现出三种变形模式。孔/膜尺度闭孔泡沫铝至少具有出四种失效模式。四种模式和摩擦效应成为闭孔泡沫铝吸收压缩能量的主要机制。SHPB高应变率测试和落锤轴向冲击实验对闭孔泡沫铝在高应变率和动态载荷下的力学响应进行了测试。分析了影响闭孔泡沫铝应变率效应的因素和能量吸收机制。通过动能控制实验和缺陷控制实验探讨了闭孔泡沫铝材料的速度敏感性并对其能量吸收进行了分析。结果表明,闭孔泡沫铝材料具有明显的应变率效应,且基体材料的率敏感性是导致闭孔泡沫铝应变率效应的主要因素。其它如微惯量和气体压缩与气体粘滞流动均可忽略。高应变率条件下,闭孔泡沫铝以两种模式变形,剪切变形和端部局域化变形。孔壁材料破碎产生大量新表面是高应变率压缩能量耗散的主要机制。闭孔泡沫铝落锤轴向冲击位移-载荷曲线大致可分为两个阶段,初始压缩阶段和渐进压碎阶段。发现闭孔泡沫铝承受轴向冲击时具有三种基本破坏模式,其中稳态压缩变形模式又可分为四种失效模式。动态载荷下,闭孔泡沫铝吸收更多的能量。动能控制实验表明,比吸能具有速度敏感性,随着冲击速率的增大而升高。压溃长度则随着冲击速率的增大而减小。缺陷控制实验表明双倒角引发的试件表现出比单倒角更小的初始峰值载荷和更长的引发长度。且采用倒角触发后,位移-载荷曲线后半阶段硬化程度更加明显。