七十四、闭孔泡沫铝及其夹芯结构的高温力学行为研究

为了研究泡沫铝夹芯板在横向冲击载荷作用下的结构响应行为，同时针对实际应用中夹芯板结构可能承受的低速大质量冲击载荷，本节实验研究了泡沫铝夹芯板的准静态及低速冲击力学性能，分析了夹芯板的载荷响应、能量吸收和能量吸收效率。同时研究了一些关键参数，如冲击能量，面板和芯层厚度，芯层相对密度和压头形状等对夹芯板能量吸收性能的影响。

试件及实验准备（1）

本节实验中所用到的夹芯板面板材料为佛山创天化学纤维有限公司生产的3K银色玻璃纤维层合板。其中的夹层材料为E型7628玻璃纤维纱，细丝直径约为10μm，基体是一种热固型酚醛树脂。E型玻璃纤维是目前应用最广泛的一种玻璃纤维，具有良好的电气绝缘性及机械性能。酚醛树脂耐高温性好、吸水性小、电绝缘性好、价格低廉，广泛应用于机械、化工、电子电气和航空航天等领域。层合板采用了织物方式铺层，铺层方向，其中纤维材料的体积比约为64%，层合板的密度为2.31g/cm³。由于层合板表面有一层银色斜纹玻纤布，所以看不出其内里经纬线的排布。实验中用到三种厚度的复合材料层合板面板：1.2mm，1.5mm和2.0mm。为获得复合材料层合板的材料力学性能，对其进行了单轴拉伸实验。拉伸试件分别从0°和90°方向截取，不同厚度的层合板准静态拉伸性能如图5.2.la 所示。其中每一种厚度和纤维方向下的性能曲线都是多次试验结果的平均值。从图中可以看出，0°和90°方向截取的试件，不管厚度多少，拉伸应力都是随着应变的增大线性增大，并在应变约为1.35%时突然发生脆性断裂。复合材料拉伸强度330MPa，弹性模量约25GPa。

实验中夹芯板芯层材料所用的闭孔泡沫铝与2.2节所用的泡沫铝材料属同一批次，平均胞元尺寸约3～5mm。实验中用到五种相对密度的泡沫铝材料：6.4%、8.5%、12.5%、20%和25%，不同相对密度的闭孔泡沫铝材料单轴压缩力学性能如图5.2.1b 所示。实验中同时用到四种不同的泡沫铝芯层厚度：10、15、20和30mm来研究芯层厚度的影响。

复合材料面板和闭孔泡沫铝芯层用一种双组份的耐冲击胶SA102来粘接。实验结果证明，粘胶剂的粘接强度足够保证夹芯板达到令人满意的强度，所以实验中没有讨论面板与芯层之间脱胶的影响。最终的夹芯板试件尺寸为150mmX150mm，为保证实验结果的重复性，每种实验工况下重复三次试验。