Metal Foams: A Design Guide
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214 <strong>Metal</strong> <strong>Foams</strong>: A <strong>Design</strong> <strong>Guide</strong><br />
with ˇ given by<br />
ˇ D<br />
� �<br />
Ł 2<br />
1/3<br />
12S b<br />
ℓ<br />
C1<br />
2<br />
⊲16.14⊳<br />
ˇ is a constant for a given design, and does not influence the optimization.<br />
The geometric constant, C1, defined in equation (5.4), depends only on the<br />
distribution of loads on the panel and does not influence the subsequent argument.<br />
The cost, Cp, of the panel is simply the material cost per kg, C (from<br />
equation (16.4)), times the mass m, giving the second performance metric P2:<br />
P2 D Cp<br />
ˇ D<br />
� C<br />
E 1/3<br />
�<br />
⊲16.15⊳<br />
Figure 16.10 shows the trade-off plot. The horizontal axis, P1, isthematerial<br />
index /E 1/3 . The vertical axis, correspondingly, is the index C /E 1/3 .<br />
Cost × density/(modulus) 1/3 [£/m 3 ]/ [GPa 1/3 ]<br />
1000.<br />
100.<br />
10.<br />
1.<br />
0.1<br />
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;<br />
Al-matrix MMCs<br />
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;<br />
Titanium<br />
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;<br />
Beryllium ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;<br />
alloys ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;<br />
Tungsten<br />
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;<br />
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; alloys<br />
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;<br />
Alporas ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;<br />
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;<br />
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;<br />
CFRPs ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;<br />
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;<br />
Alulight ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;<br />
Ai-SiC composites ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; Stainless<br />
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; steels<br />
Alcan ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; Lead alloys<br />
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;<br />
GFRPs<br />
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;<br />
White cast irons<br />
Magnesium ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;<br />
alloys<br />
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;<br />
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;<br />
PP<br />
Aluminum alloys<br />
Trade-off<br />
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;<br />
Polystyrene<br />
surface<br />
Performance metrics for UPVC, Rigid<br />
1.e-002<br />
panel of specified stiffness<br />
Low alloy steels<br />
Grey cast irons<br />
0.1<br />
1.<br />
Density/(Young's modulus) 1/3 , [Mg/m 3 ]/[GPa 1/3 ]<br />
Figure 16.10 A trade-off plot for the performance metrics (measured by<br />
material indices) for cost and mass of a panel of specified bending stiffness.<br />
Each bubble refers to a material class. The metal foams are distinguished by<br />
filled ellipses (all other materials are fully dense). The trade-off front,<br />
constructed for non-foamed materials, separates the populated section of the<br />
figure from that which is unpopulated. <strong>Metal</strong> foams lie in the unpopulated<br />
sector