八十二、闭孔泡沫铝及其夹芯结构的高温力学行为研究

压头形状的影响

实验中同时研究了不同压头形状的影响：锥形压头、半球形压头和平头压头。在平头压头作用下，夹芯板沿着压头边缘发生冲塞剪切现象，复合材料层合板面板和泡沫铝芯层均形成类似于压头形状的冲孔，主要为局部剪切破坏，破坏面清晰而平整，周边纤维被切断，从而得到较大的侵彻载荷。而在半球头作用时，夹芯板上层面板在压头作用区域被压溃，同时接触区域局部压着纤维方向09/90°出现“十字形撕裂破坏，面板撕裂成四瓣，形成的侵彻载荷值也比较高，但是相比平头侵彻情况要低一些。与平头压头侵彻相比,半球头压头侵彻下夹芯板上层面板虽然也有剪切破坏的痕迹，但压头接触区域周边并不平整，破坏区域内留有纤维被拉断的断头。平头压头和半球头压头穿透夹芯板后，夹芯板下面板沿着夹具内框边缘形成剪切破坏。这种破坏模式是与纤维的强度有关的。面板复合材料层合板中的纤维间通过基体的粘结作用相连，由于纤维的强度很低，而基体的强度远不如纤维，因而在压头侵彻下，压头下方极易发生纤维断裂，导致剪切破坏的出现。夹芯板结构在平头和半球头侵彻情况下，同样是以局部破坏为主，整体变形并不明显，这是由于泡沫铝的存在，提供了复合材料层合板面板变形的空间,但由于层合板面板表面粘结性较差，有时会出现跟泡沫铝芯层脱层现象。另外，当下面板发生剪切破坏时，下面板和泡沫铝芯层也会发生脱层现象。

夹芯板在平头侵彻时的载荷水平最高，半球头侵彻时次之，锥形压头侵彻时最低。但是，与另外两种压头侵彻时相比，夹芯板在平头压头侵彻时下面板的失效位移明显变小。这可能是由于在不同压头侵彻时夹芯板不同的破坏机理导致的。夹芯板在平头压头侵彻时，载荷值迅速上升到第一个峰值，然后由于上面板的剪切破坏又迅速下降，而且其第一个载荷峰值比第二个要高，这是与另外两种压头侵彻响应不一样的。

夹芯板的能量吸收和能量吸收效率是与压头形状密切相关的。夹芯板在半球头压头侵彻时吸收最多能量,平头压头次之，锥形压头侵彻时吸收最少能量。同样，夹芯板在半球头压头侵彻时的能量吸收效率最高。这是与不同形状压头侵彻时夹芯板的变形和失效机制的不同相关的。由于夹芯板在半球形压头侵彻时载荷水平较高同时变形区域更大,所以能吸收更多的能量。