七十五、闭孔泡沫铝及其夹芯结构的高温力学行为研究

低速冲击实验在落锤试验机上进行，试件边界条件以及冲头的形状和尺寸都与准静态试验中相同。为使夹芯板试件产生不同的损伤程度，通过调整冲击质量或者改变冲头的下落高度控制冲击速度来获得不同的冲击能量。冲击质量调节范围3kg~24k，冲头落在51mm~1275mm范围内调整。需要说明的是，由于本实验中用到的落锤试验机没有设计捕捉机构，实验中无法杜绝冲头对于夹芯板试件的二次冲击。但是通过实验观察发现，冲头的二次冲击对于夹芯板结构的塑性变形几乎没有贡献，因此本文忽略二次加载的影响，只考虑初次加载。

对于泡沫材料一个很重要的问题就是试件的尺寸效应，这是与泡沫材料的胞元尺寸相关的。对于泡沫材料芯层的夹芯板这个问题同样重要，因为夹芯板在某些组件的应用当中可能也只有几个胞元直径大小的尺度。实验研究证明，对于层合板面板泡沫芯层的夹芯梁四点弯曲过程中的剪切失效就是与夹芯梁结构的尺寸效应密切相关的。Kesler和Gibson也对泡沫金属夹芯梁结构的尺寸效应进行了深入研究。本节实验中，压头直径与泡沫铝平均胞元直径比值约为10，根据Andrews等的研究结果胞元尺寸不会对夹芯板的侵彻响应产生影响。根据文献，如果夹芯板芯层厚度方向有8个胞元直径大小的话，尺寸效应的影响也可以忽略。但是由于面板的存在会使得载荷在夹芯板面内分布更加均匀，从而减小局部载荷值降低尺寸效应的影响。事实上，在实际工程应用中，夹芯板在厚度方向一般都只有有限个胞元直径大小的尺度。