三十七、闭孔泡沫铝及其夹芯

三十七、闭孔泡沫铝及其夹芯结构的高温力学行为研究

日期：23-09-18 时间：01:41 来源：进口泡沫铝板

三十七、闭孔泡沫铝及其夹芯结构的高温力学行为研究

高温压入实验结果

典型的载荷位移曲线每种载荷工况分别给出2条曲线用来说明实验结果的可重复性非常好。可以看出，闭孔泡沫铝的单轴压缩曲线呈现明显的弹性阶段和表征胞元开始塑性坍塌的峰值载荷。不同温度下的单轴压缩曲线在过屈服点之后都保持恒定或者有轻微的硬化。闭孔泡沫铝FEP压入试验的载荷位移曲线与其单轴压缩时的非常相似,总体可分为线弹性段和塑性坍塌段，并在塑性平台段有波动现象存在。这主要是因为闭孔泡沫铝的塑性坍塌是从一个胞元带传到另外一个胞元带的。还可看出，相同温度时闭孔泡沫铝在FEP压入时的载荷明显高于单向压缩时的载荷。这是由于FEP压入时压头需要额外的力来撕裂压头边缘的胞元，同时可以看出，压头边缘胞元抵抗被撕裂的阻力也是随着压入深度h的增大而增大的。另外,随着压入深度的增大，压头下方逐渐增大的压实区对压头的阻力也在增大。FEP压入载荷曲线的另外一个显著特点就是，单轴压缩试验的载荷在塑性坍塌段与压缩位移基本无关，但FEP压入试验的载荷是随压入深度的增加而明显增加的。而SEP压入实验得到的载荷曲线就不同了，其不但没有明确的峰值载荷也没有明显的弹性段，压入载荷随着压入深度的增大而持续增大。压入载荷位移响应中的振荡是由于泡沫铝胞元胞壁屈曲、胞元带垮塌和压实等重复循环出现导致的。

FEP压入和SEP压入实验后试件的横截面可以看出，FEP压入试验后，在压头和闭孔泡沫铝的接触区域产生了明显的塑性变形，泡沫铝胞元被压头撕裂的痕迹非常明显。泡沫铝的FEP压入变形区域不仅局限在压头下方的局部区域，同时还有一点点向周围蔓延，形成一个截锥形的剪切塞。这可能是因为本实验中所用的闭孔泡沫铝的相对密度较大导致的。随着压入深度的逐渐增大，FEP压入时的变形区域不再是圆柱体，而是压入越深变形区域越大，这与文献中关于较低密度的ALPORAS泡沫铝的研究结果不同。

而SEP压入试验中泡沫铝的压溃区域几乎没有向周围蔓延，而是被严格限制在压头下方的区域内。变形区域位于胞元压溃的塑性区内，而在此区域之外，泡沫铝材料基本处于原始状态。FEP压入试验中压实区域呈半球形状，而SEP压入试验中压实区域是椭球形，这与文献的数值模拟结果以及的实验结果相吻合。这主要是由于泡沫铝的压入变形是局部的不均匀变形，压头载荷产生的应力场也是不均匀的引起的。

FEP压入变形的另外-个显著特征就是撕裂线。随着压入的深入，压头下方的压实泡沫铝会逐渐侵入到更下方的未压实泡沫铝中，从而产生撕裂线并向压入深度方向扩展。相同的变形机制Ramachandra 等在ALPORAS泡沫铝压入试验中也观察到了,但是本实验中观察到撕裂线并不是与压头压入方向平行的，而是稍微有些偏离。SEP压入试验中也观察到了撕裂线的存在,但是短得多,而且同样也是压头的压入方向不平行。对于不同温度下的FEP压入和SEP压入，不论是变形机制还是宏观形态都.没有观察到明显区别。对于撕裂线的长度,不同温度下的压入实验也没有发现明显变化。但是由于泡沫铝较大的胞元尺寸，想要对撕裂线的长度在不同温度下的变化进行定量研究是不现实的。

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