七十九、闭孔泡沫铝及其夹芯结构的高温力学行为研究

实验结果发现，冲击速度和冲击质量对夹芯板的力学性能的影响没有本质的区别，都是通过冲击能量的改变产生影响。为了研究冲击能量的影响，相同的夹芯板试件（Hu=2.0mm，He=15mm，Hy=1.5mm，p=8.5%）受到不同冲击能量的锥形冲头的作用。实验中分别考虑了五种不同冲击质量：3.383、6.271、12.405、16.472和24.773 kg以及五种不同落高：54、205、465、816和1275mm。基于实验记录的加速度曲线可以得到实验的加载速度和冲击能量，见表5.2.1。图5.2.6a给出了夹芯板在失效破坏前吸收的能量（E）或达到最大载荷是吸收的能量（E_m）与冲击能量（E_i）的关系，图5.2.6b则给出了夹芯板在不同冲击能量作用下的失效模式图。其中E_f和E_m是通过载荷位移曲线积分得到的，而E_i是通过冲击质量和落高计算得到。E_f计算中的失效载荷对应于图5.2.3中C点处的载荷。图5.2.6a中的两条水平线分别对应于夹芯板准静态侵彻过程中上面板破坏和下面板破坏时的能量，分别为8J和60J。两条分别对应于准静态试验中上下面板破坏时的能量的曲线也在图5.2.6b中给出。

当冲击能量较低时，夹芯板部分穿透，冲击能量主要被夹芯板试件的变形和破坏耗散，此时冲击能量E_i与最大能量E_m或失效能量E_y基本上相等。随着冲击能量的增大，夹芯板试件完全穿透以后冲头可能还有残余速度。从图5.2.6a中可以看到，当冲击能量足够大的时候，夹芯板在低速冲击过程中吸收的能量比在准静态侵彻过程中吸收的能量要高。但是，这并不代表在冲击试验中夹芯板完全穿透的所需要的能量就比准静态试验中高。图5.2.6b中，冲击试验中的结果是与准静态试验中得到的两条临界能量曲线吻合的。由于低速冲击时材料的应变率效应可以忽略，同时实验中也没有观察到准静态侵彻与低速冲击时夹芯板的失效模式的改变，因此低速冲击时能量吸收的增强可能是由于变形区域的变化或者是惯性效应。

表5.2.1中给出了不同冲击质量和冲击速度时夹芯板的能量吸收效率因子。通过比较发现，随着冲击能量的升高能量吸收效率因子也增大。但是这个无量纲参数增大到0.45时达到恒值，这表示夹芯板在低速冲击过程中不能再吸收更多能量。由于夹芯板面板材料的脆性，夹心板的塑性变形和破坏都集中在压头下方局部区域内，此区域外的材料基本保持原始状态，没有充分利用，所以能量吸收效率因子ψ<1。