閉孔泡沫鋁夾層結(jié)構(gòu)耐撞性研究（四十）

4.1引言

泡沫鋁夾層結(jié)構(gòu)作為車身覆蓋件，如泡沫鋁填充引擎蓋、車門等，容易受到汽車奔跑過程中道路上的飛石、空中的冰雹、高空墜物等事物的意外沖擊，而這些意外沖擊對汽車覆蓋件造成的損傷或大或小，但可以肯定的是結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和可靠性可能因此受到較大的影響，此外，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料作為新型輕質(zhì)材料，其在航天航空領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛，而在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用也漸入人心，因此，為了推動泡沫鋁夾層結(jié)構(gòu)在汽車安全防護(hù)領(lǐng)域的發(fā)展，本章主要通過實(shí)驗(yàn)和仿真方法研究了泡沫鋁夾層結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能，實(shí)驗(yàn)方面揭示了不同配置的泡沫鋁夾層在低速沖擊工況下的結(jié)構(gòu)失效機(jī)理和耐撞性能，得出何種配置的泡沫鋁夾層結(jié)構(gòu)的耐撞性能更優(yōu)，泡沫鋁夾層結(jié)構(gòu)的配置參數(shù)主要包括面板材料、面板厚度、芯層高度和芯層密度；仿真方面簡單分析了鋁合金夾層結(jié)構(gòu)各組成部分在不同沖擊能量下的吸能特點(diǎn)。

4.2實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備及方法介紹

4.2.1實(shí)驗(yàn)試件

本章的研究對象泡沫鋁夾層結(jié)構(gòu)所用到的材料與制作工藝與第2章所用到的材料與制作工藝一致，只是本章試件的尺寸規(guī)格(長×寬)為100mm×100mm,此外夾層結(jié)構(gòu)試件編號方式與第2章的完全一樣。

4.2.2實(shí)驗(yàn)方法

本章低速沖擊實(shí)驗(yàn)所用到的試驗(yàn)加載機(jī)器為落錘實(shí)驗(yàn)機(jī)，此裝置自帶氣動輔助夾具，所以不需要再設(shè)計夾具，通過控制兩剛性方板的上下移動，對試件進(jìn)行夾緊固定，兩塊夾持方板中心有直徑為76mm的空心圓，此空心圓部分對夾層結(jié)構(gòu)沒有支撐作用；落錘試驗(yàn)機(jī)沖擊配重機(jī)構(gòu)質(zhì)量為17.55kg,可以通過調(diào)節(jié)沖擊配重機(jī)構(gòu)的高度來調(diào)整沖擊能量。沖擊配重機(jī)構(gòu)的沖頭為剛度很大的半球形柱體，直徑為10mm。對低速沖擊實(shí)驗(yàn)而言，面板的變形量對面板后面物體的防護(hù)極為重要，獲得夾層結(jié)構(gòu)下面板最大變形以及全場變形對評估夾層結(jié)構(gòu)防護(hù)性能也是非常重要的，因此，在完成低速沖擊試驗(yàn)之后，通過德國GOM公司開發(fā)的gom inspect三維測試系統(tǒng)對沖擊后夾層結(jié)構(gòu)的形態(tài)進(jìn)行掃描，從而可以獲得試件整體的變形數(shù)據(jù)。此外，通過CT掃描可以對沖擊后試件進(jìn)行無損檢測，以獲得夾層結(jié)構(gòu)沖擊處中界面的內(nèi)部損壞CT圖。