CN104535407A - 高速冲击条件下二维多孔材料缓冲性能的测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高速冲击条件下二维多孔材料缓冲性能的测定方法，对二维多孔材料进行缓冲性能测试，得到响应冲击力位移曲线，然后对冲击力位移曲线进行标准化处理得到相应标准化应力应变曲线，根据应力应变曲线特点建立并计算最佳单位体积能量吸收、最佳比能量吸收、冲击力效率、最小动态缓冲系数缓冲性能评价指标，实现高速冲击载荷条件下对二维多孔材料动态缓冲性能的测定。本发明解决了现有方法不能用来研究高速冲击载荷条件下二维多孔材料缓冲性能的问题，无需对不同厚度的样品进行试验，评价方法简单，与实际冲击载荷相接近，不受曲线幅值波动的影响，可用来研究冲击速度、结构参数、单元构型等因素对二维多孔材料缓冲性能的影响。

Description

高速冲击条件下二维多孔材料缓冲性能的测定方法

技术领域

本发明属于二维多孔材料动态缓冲性能测试与评价技术领域，具体涉及一种高速冲击条件下二维多孔材料缓冲性能的测定方法。

背景技术

目前，材料缓冲性能已有的测定方法有：静态压缩试验法[GB8168-2008]、动态压缩试验法[GB8167-2008]和能量吸收图法。静态压缩试验法通过对缓冲材料的类静态压缩响应曲线进行处理，得到“缓冲系数-最大应力”曲线。该测定方法的载荷条件是类静态压缩，而实际缓冲应用中缓冲材料常承受着动态冲击载荷的作用，例如包装件在流通中的跌落冲击速度会达10m/s以上，高速行驶的汽车撞击防护栏会达到50-60m/s，所以该方法无法做到与实际冲击情形相接近。动态压缩试验法，是对某种缓冲材料针对多个跌落高度和样品厚度，通过改变重锤质量来得到“最大加速度-静应力”曲线。该测试方法的载荷条件与缓冲应用实际场景相吻合，但存在如下弊端：①为了获取某一载荷条件下的缓冲性能，要对同一缓冲材料进行不同厚度下的多次测试，数据获取复杂；②缓冲材料常是粘滞性材料，冲击速度或应变率影响其缓冲性能，这一方法冲击过程中的冲击速度不断减小，这样的载荷条件决定了不能用来研究冲击速度或应变率对材料缓冲性能的影响。Maiti等人(Maiti SK,Gibson LJ,Ashby MF.Deformation and energy absorption diagrams for cellularsolids.Acta Materialia.1984,32(2):1963–1975.)提出了多孔材料能量吸收图法，能量吸收图是基于缓冲材料不同应变率条件下的动态压缩应力应变曲线而求得的。Gibson和Ashby(Gibson LJ,Ashby MF.Cellular solids:structure andproperties,Second Edition.Cambridge,U.K:Cambridge University Press,1997.)在此基础上详细介绍了基于能量吸收图的缓冲设计算法。虽然该方法考虑了多孔材料的相对密度和应变率对缓冲性能的影响，但该方法是从宏观角度、冲击速度不高(1～10m/s)的情况下认为影响材料缓冲性能的因素是相对密度和应变率。随着冲击速度的增加(10m/s以上)，二维多孔材料共异面冲击响应应力会急剧增加并且波动幅度会越来越大(Deqiang Sun,Weihong Zhang,Yanbin Wei.Mean out-of-plane dynamic plateau stresses of hexagonalhoneycomb cores under impact loadings.Composite Structures.2010,92(11),2609–2621.Deqiang Sun,Weihong Zhang.Mean in-plane plateau stresses ofhexagonal honeycomb cores under impact loadings[J].Composite Structures.2009,91(2),168–185.)。已有测定方法在评价材料缓冲性能时，采用“缓冲系数”的概念。“缓冲系数”是指材料在变形过程中某刻的应力与此前能量吸收的比值，该值越小材料缓冲性能越好。利用“缓冲系数”评价材料缓冲性能时，是假设缓冲材料的响应应力随着应变的增加而增加，而高速条件下二维多孔材料冲击响应应力不仅急剧增加并且波动幅度越来越大，所以已有方法无法用来评价高速冲击载荷条件下二维多孔材料的缓冲性能。

总之，现有的方法不能用来研究高速冲击载荷条件下冲击速度、单元构型、结构尺寸等因素对二维多孔材料缓冲性能的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高速冲击条件下二维多孔材料缓冲性能的测定方法，解决了现有方法不能用来研究高速冲击载荷条件下二维多孔材料缓冲性能的问题。

本发明所采用的技术方案是：高速冲击条件下二维多孔材料缓冲性能的测定方法，对二维多孔材料进行缓冲性能测试，得到响应冲击力位移曲线，然后对冲击力位移曲线进行标准化处理得到相应标准化应力应变曲线，根据应力应变曲线特点建立并计算最佳单位体积能量吸收、最佳比能量吸收、冲击力效率、最小动态缓冲系数缓冲性能评价指标，实现高速冲击载荷条件下对二维多孔材料缓冲性能的测定。

具体包括以下步骤：

步骤1：采用可控速度高速冲击试验机对二维多孔材料样品在某一冲击速度v下进行缓冲性能测试试验，记录冲击过程中沿冲击方向上冲击板的位移u、样品与冲击板间的作用力F，得到响应冲击力位移曲线F-u；

步骤2：对步骤1得到的冲击力位移曲线F-u进行标准化处理，样品沿冲击方向上长度为h，横截面面积为A，则σ＝F/A，ε＝u/h，得到相应标准化应力应变曲线σ-ε；

步骤3：定义单位体积能量吸收和比能量吸收SEA＝e/ρ^*，ρ^*为二维多孔材料样品密度，由此得到单位体积能量吸收应变曲线e-ε，该曲线描述了单位体积的材料在一定变形程度下能量吸收的大小；

根据σ-ε曲线的特点，在弹性变形末出现初始峰应力σ₀，对应初始应变ε₀，平台区变形过程中的应力水平值称为动态峰应力σ_p，样品密实化开始时的应变称为密实化应变ε_D；u₀、u_D、F₀分别为F-u曲线上相应ε₀和ε_D的初始位移、密实化位移、初始峰冲击力，则ε₀＝u₀/h，ε_D＝u_D/h，σ₀＝F₀/A， ${\mathrm{\σ}}_p=$ $\frac{1}{{\mathrm{\ϵ}}_D-{\mathrm{\ϵ}}_0}{\∫}_{{\mathrm{\ϵ}}_0}^{{\mathrm{\ϵ}}_D}\mathrm{\σd\ϵ};$

步骤4：计算缓冲性能评级指标：

二维多孔材料动态缓冲性能的评价，要考虑应力和能量吸收两因素，根据步骤3中σ-ε曲线的特点，其所有动态缓冲性能评价指标如下：指标一：“最佳单位体积能量吸收”e_opt值越大说明缓冲性能越好；指标二：“最佳比能量吸收”SEA_opt值越大说明缓冲性能越好；指标三：“冲击力效率”IFE＝σ_p/σ₀，IFE值越大说明缓冲性能越好；指标四：“最小动态缓冲系数” $C_{\mathrm{DM}}={\mathrm{\σ}}_p/e_{\mathrm{opt}}={\∫}_{{\mathrm{\ϵ}}_0}^{{\mathrm{\ϵ}}_D}\mathrm{\σd\ϵ}/\left[({\mathrm{\ϵ}}_D-{\mathrm{\ϵ}}_0)\left({\∫}_0^{{\mathrm{\ϵ}}_D}\mathrm{\σd\ϵ}\right)\right],$ C_DM越小，最佳能量效率越高，缓冲性能越好。

本发明的特点还在于，

步骤1中二维多孔材料样品的形状为长方体形且尺寸足够大，共面两个方向上特征单元的数量不小于8，以消除边界影响。

步骤1中冲击板质量足够大保证冲击前后速度减小量小于5％。

步骤3的σ-ε曲线包含了四个过程：首先是线弹性变形过程I，在弹性变形末出现初始峰应力σ₀，对应初始应变ε₀；然后是屈服阶段II，此时应力由初始峰应力降至一定水平值；而后进入第三个阶段——平台区阶段III，应力绕一水平值上下波动，该水平值称为动态峰应力σ_p；平台区变形过程末，变形进入密实化阶段IV，密实化开始时的应变称为密实化应变ε_D，此时e-ε曲线开始急剧上升，出现相应拐点P_G，此拐点为最佳能量吸收点。

本发明的有益效果是：本发明高速冲击条件下二维多孔材料缓冲性能的测定方法，该方法针对某一样品在一定冲击速度下进行测试，建立了新的评价指标体系，解决了现有方法不能用来研究高速冲击载荷条件下二维多孔材料缓冲性能的问题，无需对不同厚度的样品进行试验，评价方法简单，该方法的载荷条件是高速冲击，与实际冲击载荷相接近，不受曲线幅值波动的影响，可用来评价高速冲击载荷条件下二维多孔材料的缓冲性能，还可以用来研究冲击速度、结构参数、单元构型等因素对二维多孔材料缓冲性能的影响。

附图说明

图1是二维多孔材料动态冲击测试原理示意图；

图2是圆形二维多孔材料典型的共面冲击作用力位移曲线图；

图3是相应图2的标准化应力应变曲线图；

图4是相应图2的单位体积能量吸收应变曲线图；

图5是圆形二维多孔材料动态冲击测试原理示意图；

图6是圆形二维多孔材料(R＝3mm,t＝0.07mm,v＝70m/s)σ-ε曲线图；

图7是圆形二维多孔材料(R＝3mm,t＝0.07mm,v＝70m/s)e-ε曲线图；

图8是三角形二维多孔材料三维结构图；

图9是三角形二维多孔材料(l＝3mm,θ＝60°,t＝0.15mm,v＝50m/s)σ-ε曲线图；

图10是三角形二维多孔材料(l＝3mm,θ＝60°,t＝0.15mm,v＝50m/s)e-ε曲线图；

图11是正方形二维多孔材料三维结构图；

图12是正方形二维多孔材料(l＝3mm,t＝0.1mm,v＝20m/s)σ-ε曲线图；

图13是正方形二维多孔材料(l＝3mm,t＝0.1mm,v＝20m/s)e-ε曲线图。

图中，1.冲击板，2.二维多孔材料样品，3.支撑板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明高速冲击条件下二维多孔材料缓冲性能的测定方法，具体包括以下步骤：

步骤1：如图1所示，将二维多孔材料样品2放置在支撑板3上，对二维多孔材料样品2在某一冲击速度v下进行缓冲性能测试试验，二维多孔材料按构型可分为三角形、长方形、六边形、X形、圆形、椭圆形、瓦楞形、正弦波形等多种。二维多孔材料样品2的形状为长方体形且尺寸足够大，共面两个方向上特征单元的数量不小于8，以消除边界影响，实验设备采用可控速度高速冲击试验机，可以采用Split Hopkinson pressure bars(分离式霍普金森压杆)、Taylor impact(泰勒冲击试验机)、Bi-pendulum(钟摆式试验机)、a drop weight(落锤冲击试验机)、gas gun(气枪冲击试验机)等设备，冲击板1质量足够大保证冲击前后速度减小量小于5％，通过冲击板1上的位移和力传感器分别记录冲击过程中沿冲击方向上冲击板1的位移u、样品与冲击板1间的作用力F，得到响应冲击力位移曲线F-u，某圆形二维多孔材料的共面冲击力位移曲线如图2所示；

冲击前后，由于缓冲材料变形吸收外部能量会导致冲击板1速度下降，为了实现可研究冲击速度对缓冲性能影响规律的目的，冲击前后冲击板1速度减小量越小越好。为此，冲击板1质量要足够大，保证冲击前后速度减小量小于5％。否则，冲击前后速度减小量过大，该方法将无法用来研究冲击速度对缓冲性能影响。

步骤2：对步骤1得到的冲击力位移曲线F-u进行标准化处理，如图1所示，样品沿冲击方向上长度为h，横截面面积为A，则σ＝F/A，ε＝u/h，得到相应标准化应力应变曲线σ-ε，如图3所示；

步骤3：本方法不再对响应曲线进行简化处理，不再给出能量吸收的简化模型。如前所述“缓冲系数”的含义，在一定受力条件下能量吸收越多，缓冲系数越小，材料缓冲性能越好，所以要想进一步来评价高速冲击条件下二维多孔材料的缓冲性能，必须首先求出能量吸收。在此，定义单位体积能量吸收和比能量吸收SEA＝e/ρ^*，ρ^*为二维多孔材料样品密度，由此得到单位体积能量吸收应变曲线e-ε，如图4所示，该曲线描述了单位体积的材料在一定变形程度下能量吸收的大小。各类二维多孔材料动态冲击响应曲线形态基本一致，σ-ε曲线包含了明显的四个过程：首先是线弹性变形过程I，在弹性变形末出现初始峰应力σ₀，对应初始应变ε₀；然后是屈服阶段II，此时应力由初始峰应力降至一定水平值；而后进入第三个阶段——平台区阶段III，应力绕一水平值上下波动，该水平值称为动态峰应力σ_p；平台区变形过程末，变形进入密实化阶段IV，密实化开始时的应变称为密实化应变ε_D，此时e-ε曲线开始急剧上升，出现相应拐点P_G，如图4所示。由此可见，在高速冲击载荷条件下二维多孔材料的响应曲线特别是在平台区阶段会不断发生波动，而且波动幅值随冲击速度的增加而增加，这样的曲线特点借助于已有方法是无法来评价其缓冲性能的。拐点过后进入密实化区域，应力会急剧增加，意味着缓冲应用中作用在被防护对象上的力急剧增加。所以，在缓冲应用中二维多孔材料最多变形至密实化开始处(即拐点对应变形处)，否则拐点过后在能量吸收增加不多的情况下应力却急剧增加，会导致被保护对象的损伤。因此，此拐点又称之为“最佳能量吸收点”。

定义u₀、u_D、F₀分别为F-u曲线上相应ε₀和ε_D的初始位移、密实化位移、初始峰冲击力，如图2所示，则ε₀＝u₀/h，ε_D＝u_D/h，σ₀＝F₀/A， ${\mathrm{\σ}}_p=$ $\frac{1}{{\mathrm{\ϵ}}_D-{\mathrm{\ϵ}}_0}{\∫}_{{\mathrm{\ϵ}}_0}^{{\mathrm{\ϵ}}_D}\mathrm{\σd\ϵ};$

步骤4：计算以下缓冲性能评级指标

本发明在已有评价指标的基础上提出如下更多的指标，并详细介绍各评级指标的物理含义和评价原理，给出各评价指标的精确计算公式。如前所述，材料的缓冲性能是指一定应力条件下的能量吸收，一定应力条件下能量吸收越多材料缓冲性能越好。所以，二维多孔材料动态缓冲性能的评价，要考虑应力和能量吸收两因素。根据步骤3中的二维多孔材料高速冲击载荷条件下σ-ε曲线的特点，其所有动态缓冲性能评价指标如下：定义指标一：“最佳单位体积能量吸收”之所以称为“最佳”是因为该公式物理含义为二维多孔材料在保证被防护对象安全的情况下密实化变形开始应力急剧增加之前单位体积吸收能量的最大值，在动态峰应力一定的情况下最佳单位体积能量吸收越高说明缓冲性能越好；定义指标二“最佳比能量吸收”： 该公式物理含义为二维多孔材料在保证被防护对象安全的情况下密实化变形开始应力急剧增加之前质量吸收能量效率的最大值，最佳比能量吸收越高说明单位质量的能量吸收效率越高，缓冲性能越好；定义指标三“冲击力效率”：IFE＝σ_p/σ₀，该公式物理含义为二维多孔材料在保证防护对象安全的情况下最大冲击力能量吸收效率，冲击力效率越高说明在一定承载力条件下吸收能量越多，缓冲性能越好；因高速冲击条件下二维多孔材料的应力随冲击速度的增加波动不断加剧，但其平均值σ_p却不变，而且平台区变形占据了整个变形的绝大部分。因此，相应传统法的“缓冲系数”，在此定义指标四“最小动态缓冲系数”： $C_{\mathrm{DM}}={\mathrm{\&sigma;}}_p/e_{\mathrm{opt}}={\&Integral;}_{{\mathrm{\&epsiv;}}_0}^{{\mathrm{\&epsiv;}}_D}\mathrm{\&sigma;d\&epsiv;}/\left[({\mathrm{\&epsiv;}}_D-{\mathrm{\&epsiv;}}_0)\left({\&Integral;}_0^{{\mathrm{\&epsiv;}}_D}\mathrm{\&sigma;d\&epsiv;}\right)\right],$ 之所以称为“最小”是因为在密实化变形开始应力急剧增加之前，二维多孔材料的能量吸收随应变增加而增加，而应力绕σ_p而波动，所以“缓冲系数”越来越小，在密实化变形开始时达到最小。该公式物理含义为二维多孔材料动态峰应力与最佳能量吸收的比值，反映了二维多孔材料的最佳能量吸收效率，C_DM越小，最佳能量效率越高，缓冲性能就越好。对二维多孔材料来说，尽管ε₀会受到结构参数和冲击速度影响，通常情况下弹性变形微小，远远小于密实化开始时的大变形，即ε₀≈0，ε₀<<ε_D，所以e_opt≈σ_pε_D，SEA_opt≈σ_pε_D/ρ^*，C_DM≈1/ε_D。

专利《二维多孔材料共面动态缓冲性能的测定方法》(申请日：2012-12-26，公开日：2013-4-10，公开号：CN103077467A)，对二维多孔材料进行共面冲击有限元分析，得到响应的冲击力和能量吸收曲线，对计算结果进行标准化处理，得到相应应力应变曲线和单位体积能量吸收曲线，将应力应变曲线简化为四段式方程以建立能量吸收模型，根据以上曲线和模型计算得到各共面动态缓冲性能评价指标。但该方法冲击分析过程是通过使用有限元软件建模实现的，评价指标是通过简化模型求解的，得到的计算公式不精确；而本发明所涉及的材料缓冲性能是通过设计一种新的试验方法测试的，不再对响应曲线进行简化处理，不再给出能量吸收的简化模型，并且在已有评价指标的基础上提出更多的指标，并详细介绍各评级指标的物理含义和评价原理，给出了各评价指标的精确计算公式，实现对高速冲击条件下二维多孔材料缓冲性能的测定。

实施例1

R＝3mm，t＝0.07mm的铝质圆形二维多孔材料在v＝70m/s的共面冲击速度下动态缓冲性能的测定。

以圆形二维多孔材料为例来说明本方法的步骤和可行性，其动态冲击测试原理图如图5所示。样品形状为长方体形，横截面宽度(即单元孔深)b＝90mm，共面两个方向上单元排列数量都为16，则样品沿冲击方向上矩形横截面的长度l＝96mm，沿冲击方向上样品长度h＝96mm，尺寸足够大消除边界影响。样品中每个单元的半径R＝3mm，壁厚t＝0.07mm，则圆形二维多孔材料样品密度为其中，ρ_s为基材的密度。所有样品基材为应变率不敏感的“双线性”应变硬化铝合金材料，力学参数为：杨氏模量E_s＝68.97GPa,屈服应力σ_ys＝292MPa,正切刚度E_tan＝689.7MPa,泊松比v_s＝0.35，ρ_s＝2700kg/m³。冲击板1的冲击速度v＝70m/s。测得的冲击力位移曲线F-u标准化处理后得到如图6所示的σ-ε曲线，积分处理后得到相应e-ε曲线，如图7所示。根据以上数据和曲线，得到样品密度ρ^*＝98.91kg/m³，初始应变ε₀＝u₀/h＝0.0029，密实化应变ε_D＝u_D/h＝0.9143，初始峰应力σ₀＝F₀/A＝F₀/(l×w)＝0.8673MPa，动态峰应力得到各缓冲性能评价指标：最佳单位体积能量吸收 最佳比能量吸收 ${\mathrm{SEA}}_{\mathrm{opt}}=\frac{1}{{\mathrm{\&rho;}}^{*}}{\&Integral;}_0^{{\mathrm{\&epsiv;}}_D}\mathrm{\&sigma;d\&epsiv;}=4.8943\mathrm{KN}\&CenterDot;m/\mathrm{kg},$ 冲击力效率IFE＝σ_p/σ₀＝0.6107和最小动态缓冲系数C_DM＝σ_p/e_opt＝1.0942。

实施例2

l＝3mm，θ＝60°，t＝0.15mm的铝质三角形二维多孔材料在v＝50m/s的共面冲击速度下动态缓冲性能的测定。

三角形二维多孔材料三维结构图如图8所示，l是三角形特征单元的斜边长，θ是单元的底角。样品深度b＝30mm，x₁和x₂方向上的特征单元数分别为8×10，样品外形尺寸为h＝20.7848mm，l＝30mm。测试得到F-u曲线，标准化后可得σ-ε曲线，再对σ-ε曲线积分后可得e-ε曲线，σ-ε和e-ε曲线分别如图9和10所示。则样品密度 ${\mathrm{\&rho;}}^{*}=\frac{1+\cos \mathrm{\&theta;}}{\sin \mathrm{\&theta;}\cos \mathrm{\&theta;}}\frac{t}{l}{\mathrm{\&rho;}}_s=467.6537\mathrm{kg}/m^3,$ 初始应变ε₀＝0.0036，密实化应变ε_D＝0.8004，初始峰应力σ₀＝46.2568MPa，动态峰应力σ_p＝7.8589MPa。得到各缓冲性能评价指标：最佳单位体积能量吸收e_opt＝6.3460MPa，最佳比能量吸收SEA_opt＝13.5699KN·m/kg，冲击力效率IFE＝σ_p/σ₀＝0.1699和最小动态缓冲系数C_DM＝1.2384。

实施例3

l＝3mm，t＝0.1mm铝质正方形二维多孔材料在v＝20m/s的共面冲击速度下动态缓冲性能的测定。

正方形二维多孔材料三维结构分别如图11所示，l指的是正方形特征单元的边长。样品深度b＝40mm，x₁和x₂方向上的特征单元数分别为15×13，样品外形尺寸为h＝45mm，l＝39mm。测试得到F-u曲线，标准化后可得σ-ε曲线，再对σ-ε曲线积分后可得e-ε曲线，σ-ε和e-ε曲线分别如图12和13所示。得到样品密度ρ^*＝2t/l(1-t/(2l))＝177kg/m³，初始应变ε₀＝0.0038，密实化应变ε_D＝0.8562，初始峰应力σ₀＝5.8670MPa，动态峰应力σ_p＝0.8814MPa。得到各缓冲性能评价指标：最佳单位体积能量吸收e_opt＝0.7624MPa，最佳比能量吸收SEA_opt＝4.3073KN·m/kg，冲击力效率IFE＝0.1502和最小动态缓冲系数C_DM＝1.1561。

本发明的有益效果是：

(1)该方法与已有方法相比，不受曲线幅值波动的影响，可用来评价高速冲击载荷条件下二维多孔材料的缓冲性能，可用来研究冲击速度等因素对二维多孔材料缓冲性能的影响。

(2)与静态压缩试验法相比，该方法的载荷条件是高速冲击，与实际冲击载荷相接近。

(3)与动态压缩试验法相比，该方法针对某一样品在一定冲击速度下进行测试，建立了新的评价指标体系，无需对不同厚度的样品进行试验，评价方法简单，可用来研究单元构型、结构参数对材料缓冲性能的影响。

Claims (5)

1.高速冲击条件下二维多孔材料缓冲性能的测定方法，其特征在于，对二维多孔材料进行缓冲性能测试，得到响应冲击力位移曲线，然后对冲击力位移曲线进行标准化处理得到相应标准化应力应变曲线，根据应力应变曲线特点建立并计算最佳单位体积能量吸收、最佳比能量吸收、冲击力效率、最小动态缓冲系数缓冲性能评价指标，实现高速冲击载荷条件下对二维多孔材料缓冲性能的测定。

2.如权利要求1所述的高速冲击条件下二维多孔材料缓冲性能的测定方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤1：采用可控速度高速冲击试验机对二维多孔材料样品在某一冲击速度v下进行缓冲性能测试试验，记录冲击过程中沿冲击方向上冲击板的位移u、样品与冲击板间的作用力F，得到响应冲击力位移曲线F-u；

步骤2：对步骤1得到的冲击力位移曲线F-u进行标准化处理，样品沿冲击方向上长度为h，横截面面积为A，则σ＝F/A，ε＝u/h，得到相应标准化应力应变曲线σ-ε；

步骤3：定义单位体积能量吸收和比能量吸收SEA＝e/ρ^*，ρ^*为二维多孔材料样品密度，由此得到单位体积能量吸收应变曲线e-ε，该曲线描述了单位体积的材料在一定变形程度下能量吸收的大小；

根据σ-ε曲线的特点，在弹性变形末出现初始峰应力σ₀，对应初始应变ε₀，平台区变形过程中的应力水平值称为动态峰应力σ_p，样品密实化开始时的应变称为密实化应变ε_D；u₀、u_D、F₀分别为F-u曲线上相应ε₀和ε_D的初始位移、密实化位移、初始峰冲击力，则ε₀＝u₀/h，ε_D＝u_D/h，σ₀＝F₀/A， ${\mathrm{\&sigma;}}_p=$ $\frac{1}{{\mathrm{\&epsiv;}}_D-{\mathrm{\&epsiv;}}_0}{\&Integral;}_{{\mathrm{\&epsiv;}}_0}^{{\mathrm{\&epsiv;}}_D}\mathrm{\&sigma;}\mathrm{d\&epsiv;};$

步骤4：计算缓冲性能评级指标：

二维多孔材料动态缓冲性能的评价，要考虑应力和能量吸收两因素，根据步骤3中σ-ε曲线的特点，其所有动态缓冲性能评价指标如下：指标一：“最佳单位体积能量吸收”e_opt值越大说明缓冲性能越好；指标二：“最佳比能量吸收”SEA_opt值越大说明缓冲性能越好；指标三：“冲击力效率”IFE＝σ_p/σ₀，IFE值越大说明缓冲性能越好；指标四：“最小动态缓冲系数” $C_{\mathrm{DM}}={\mathrm{\&sigma;}}_p/e_{\mathrm{opt}}={\&Integral;}_{{\mathrm{\&epsiv;}}_0}^{{\mathrm{\&epsiv;}}_D}\mathrm{\&sigma;d\&epsiv;}/\left[({\mathrm{\&epsiv;}}_D-{\mathrm{\&epsiv;}}_0)\left({\&Integral;}_0^{{\mathrm{\&epsiv;}}_D}\mathrm{\&sigma;d\&epsiv;}\right)\right],$ C_DM越小，最佳能量效率越高，缓冲性能越好。

3.如权利要求2所述的高速冲击条件下二维多孔材料缓冲性能的测定方法，其特征在于，所述步骤1中二维多孔材料样品的形状为长方体形且尺寸足够大，共面两个方向上特征单元的数量不小于8，以消除边界影响。

4.如权利要求2所述的高速冲击条件下二维多孔材料缓冲性能的测定方法，其特征在于，所述步骤1中冲击板质量足够大保证冲击前后速度减小量小于5％。

5.如权利要求2所述的高速冲击条件下二维多孔材料缓冲性能的测定方法，其特征在于，所述步骤3的σ-ε曲线包含了四个过程：首先是线弹性变形过程I，在弹性变形末出现初始峰应力σ₀，对应初始应变ε₀；然后是屈服阶段II，此时应力由初始峰应力降至一定水平值；而后进入第三个阶段——平台区阶段III，应力绕一水平值上下波动，该水平值称为动态峰应力σ_p；平台区变形过程末，变形进入密实化阶段IV，密实化开始时的应变称为密实化应变ε_D，此时e-ε曲线开始急剧上升，出现相应拐点P_G，此拐点为最佳能量吸收点。