六十、闭孔泡沫铝及其夹芯结构的高温力学行为研究

不同温度下泡沫铝夹芯梁结构在圆柱压头作用下的载荷位移响应。由于闭孔泡沫铝芯层的弹-塑性力学行为，夹芯梁压入力学响应是一个非 线性的过程。在压入实验开始阶段，压入载荷较低时，压入载荷-压入深度响应 是线性的。这个线性过程一直持续到载荷增大到引起塑性变形时为止，也就是泡 沫芯层开始压溃时。此后，载荷曲线变成非线性的，夹芯梁试件刚度也持续降低。 因此，这种非线性行为是由于压头下方的闭孔泡沫铝芯层材料逐步压溃导致的。 随着压入的进一步深入，局部破坏也可能随之产生了，如泡沫铝芯层的断裂，面板与芯层脱层等。由于面板材料弹性模量随温度的变化，夹芯梁压入响应中弹性段的斜率随温度的增长有逐渐下降的趋势。另外，随着温度的升高，夹芯梁塑性压入段的载荷不断降低，这是与闭孔泡沫铝芯层的强度随温度上升不断下降有关的。

夹芯梁屈服载荷随温度的变化关系，其中本节中屈服载荷参考极限的定义方法，分别画出压入载荷-位移曲线的弹性段和塑性段的切线，两切线的交点处所对应的载荷值为屈服载荷。泡沫铝夹芯梁的屈服载荷随着温度的上升基本上是线性下降的，这与2.2节中闭孔泡沫铝强度随温度的变化关系是类似的。根据方程(4.2),谢中友得到的夹芯梁压入响应理论解曲线也可以得到。

夹芯梁在不同温度下压入的实验结果和理论结果用以比较。当压入位移较小时，实验结果和理论预测结果存在一定的差别，主要是因为 理论模型中未考虑材料的弹性响应，同时理论模型中将上面板看作是钢塑型基础 上的理想塑性薄梁，而实验中面板抗弯刚度较大，不能忽略。当载荷增大到压溃 泡沫铝芯层后，结构进入以塑性变形为主的响应阶段，实验结果与理论解吻合较好，说明理论模型和结果具有较好的有效性，可以较好地预测夹芯梁的压入响应。