三十六、闭孔泡沫铝及其夹芯结构的高温力学行为研究

高温压入实验

本节实验中使用的闭孔泡沫铝材料平均胞元尺寸~3mm,测得其密度为0.55g/cm³(相对密度~20%),密度变异系数(varibility，定义为标准差和平均值的比值)为8%。单轴压缩和压入试验试件尺寸分别为：φ30mmx60mm和100mmx100mmx60mm。为保证实验重复性，每种工祝重复3次试验。单轴压缩和压入实验分别在四种温度下进行：25°C(常温，RT),200°C,300°C 和500°C,各种温度下的温度偏差在5°C以内。

实验使用MTS810材料测试系统，采用位移控制加载，加载速率0.06mm/s。闭孔泡沫铝的压入试验中试件放置在刚性支撑面上，相当于刚性支撑边界条件。实验中采用两种不同形状的刚性压头进行压入试验，分别是平头圆柱形压头(Flat-EndedPunch,FEP)和半球头圆柱形压头(Spherical-Ended Punch，SEP)。两种压头的头部直径为30mm。

由于胞元大小，压头直径，试件尺寸和压入深度等都有可能影响闭孔泡沫铝的压入响应，所以我们预先采取了一些措施来消除这些可能出现的尺寸效应的影响。对于两种不同形状的压头，压头直径与泡沫铝平均胞元尺寸的比值约为10,根据Olurin等和Andrews等，这种情况下胞元尺寸不会对泡沫铝压入力学响应产生影响。如果压入试验中压入区域距离泡沫铝试件边缘至少一个压头距离，那么边界效应也可以排除。本节实验中,试件边界长度(100mm)大于上述要求的90mm，因此边界效应对压入响应的影响也可以忽略。如果泡沫铝试件厚度方向有两个压头直径大小的厚度，那么底面边界条件的影响也可以忽略。本实验中试件厚度60mm,刚好是压头直径的两倍。同时如果压入深度超过30mm,支撑边界就会对压入响应造成影响，导致压入载荷曲线陡峭上升，所以本节中取最大压入深度30mm。