一百零一、闭孔泡沫铝及其夹芯结构的高温力学行为研究

1.3.2多层夹芯结构的常温力学性能比较

为了研究和比较不同结构的承载吸能性能，首先对7种不同结构设计的多层夹芯结构进行了常温下的准静态三点弯曲实验。夹芯梁结构上层面板为厚度tu=1.0mm的2A12铝合金材料，下层面板为厚度ty=2.0mm 的1060纯铝材料，芯层闭孔泡沫铝材料厚度c=30mm,相对密度p=10%。隔热纤维板厚度t=1.5mm。夹芯梁长Lo=300mm，宽 b=30mm。准静态三点弯曲实验在MTS810上进行，压头和支撑直径2R=10mm，支撑跨距L=200mm，采用位移控制加载，加载速率0.02mm/s。

三点弯曲实验结果详情见表6.3.2，夹芯梁试件的编号按照从上到下面板和芯层的厚度以及纤维板的位置给出。

                                                                                                 表6.3.2多层夹芯结构的三点弯曲实验结果

由于加入了隔热纤维板的影响，相比于传统夹芯梁，多层夹芯梁结构的弹性抗弯刚度增大。但是由于纤维板的层间强度太低，三点弯曲过程中容易发生脱层，从而影响多层夹芯梁结构的承载能力。与传统夹芯梁结构相比，多层夹芯梁结构除了Type2和 Type5结构发生压入失效模式，结构的承载能力基本保持不变，其他几种结构都由于纤维板内部脱层失效而使结构的承载能力明显降低。

为了研究和比较不同结构的承载吸能性能，同时对前6种不同结构设计的夹芯板进行了常温下的压入实验。Type7夹芯结构由于三点弯曲承载能力过低因此不予考虑。面板材料为1060纯铝，上层面板厚度Hu=2.0mm，下层面板厚度Hy=3.0mm；芯层闭孔泡沫铝材料与2.2节中所用泡沫铝材料属同一批次，密度~0.3 g/cm³(相对密度11.1%),平均胞元尺寸~ 3mm，泡沫铝芯层厚度Hc=30mm；纤维板实际厚度1.38mm(名义厚度1.50mm)，密度0.92g/cm³；夹芯板尺寸200mm×200mm，半球头压头(SEP)直径2R=38mm，压入速率0.05mm/s。

典型的夹芯板压入载荷位移曲线，相同结构重复三次试验，实验结果重复性较好。实验结果发现，不同结构的夹芯板失效位移和压实位移差别基本不大。由于氧化铝纤维板夹层的增强作用，Type3~Type6夹芯板的承载能力都有不同程度的提高，其中Type3型夹芯板初始峰值载荷和压入平台载荷较其它几种夹芯板稍高；而Type2夹芯板由于氧化铝纤维板直接承受压头压入载荷作用，承载能力增强不明显。

不同结构的能量吸收性能比较，由于泡沫铝芯层的能量吸收占夹芯板的能量吸收的主要部分，因此不同于6.2节中，本节定义夹芯板在压入载荷作用下的能量吸收通过载荷-位移曲线积分至压实位移δ处得到。比能量吸收定义为单位质量的夹芯板吸收的能量。实验结果发现，由于承载能力的差异，Type1型传统夹芯板和Type2型夹芯板能量吸收性能最低，而Type3型夹芯板能量吸收性能比其他几种结构的夹芯板都较好。因此选用Type1型传统夹芯板和Type3型夹芯板分别在不同温度下进行准静态压入实验进行比较。