六十一、闭孔泡沫铝及其夹芯结构的高温力学行为研究

夹芯梁简单支撑压入性能

为了考虑夹芯梁压入响应中由于膜力引起的夹芯梁整体屈曲的影响，实验同 时对简单支撑夹芯梁的压入力学性能进行了研究。与4.2.1节不同，泡沫铝下表 面不再用300×30×20mm³ 的钢板粘接，而是用与上面板一样的1060纯铝板粘 接。也就是两块一样的纯铝面板分别粘接在闭孔泡沫铝芯层上下两面制成的泡沫 铝夹芯梁结构，直接放置在刚性面上进行压入实验。实验中其他参数和条件同4.2.1 节，实验在常温条件下进行。一些参数的影响，包括压头 半径、面板厚度、芯层厚度和相对密度及面板材料对结构压入响应的影响也进行了研究。

底面简单支撑的泡沫铝夹芯梁压入力学响应。为了比较支撑边界条件的影响，刚性面支撑夹芯梁的压入响应也在图中给出。压入位移较小时，夹芯梁在两种不同边界条件下的响应一样，都是线性的弹性响应。由于大变形会导致膜力的产生与发展，使结构的承载机制发生改变，随着压入深度的增大，夹芯梁压入变形增大，底面简单支撑夹芯梁两端会发生翘曲，压入载荷随着压入深度增大而增大。而刚性支撑夹芯梁由于底面钢板的限制，两端不会发生翘曲，压入载荷进入塑性段之后基本保持不变。

不同结构参数的夹芯梁压入响应。实验中使用了三种不同厚度的1060纯铝面板：1.0mm,2.0mm和3.0mm。由于面板厚度不同导致抗弯刚度不一样，夹芯梁压入弹性响应斜率也不一样，由于面板厚度较大时面板的抗弯刚度也较大，随着面板厚度的增大，夹芯梁压入屈服载荷随之增大。但是当面板厚度太大时，如h=3.0mm 时，夹芯梁压入响应进入塑性之后载荷迅速下降并保持在较低水平。这是因为由于膜力使夹芯梁发生翘曲之后，压头下方的泡沫铝材料发生断裂，承载主要依靠面板弯曲。

泡沫铝芯层厚度和相对密度的影响。实验中使用了三种不同的芯层厚度：20mm,30mm和40mm以及四种不同的芯层相对密度：9.26%,11.1%,14.8%和18.5%。不同厚度的泡沫铝芯层对夹芯梁压入响应基本上没有影响，说明本节实验中采用的泡沫铝芯层厚度已经足够消除由于底面边界条件可能引起的尺寸效应。由于夹芯梁压入塑性段的响应是与泡沫铝强 度有关的，所以随着泡沫铝相对密度的增大，夹芯梁塑性屈服载荷也随之增大。