閉孔泡沫鋁夾層結構耐撞性研究（四十）

4.1引言

泡沫鋁夾層結構作為車身覆蓋件，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，但可以肯定的是結構的強度和可靠性可能因此受到較大的影響，此外，纖維增強復合材料作為新型輕質材料，其在航天航空領域的應用已經十分廣泛，而在汽車領域的應用也漸入人心，因此，為了推動泡沫鋁夾層結構在汽車安全防護領域的發展，本章主要通過實驗和仿真方法研究了泡沫鋁夾層結構的力學性能，實驗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構失效機理和耐撞性能，得出何種配置的泡沫鋁夾層結構的耐撞性能更優，泡沫鋁夾層結構的配置參數主要包括面板材料、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構各組成部分在不同沖擊能量下的吸能特點。

4.2實驗準備及方法介紹

4.2.1實驗試件

本章的研究對象泡沫鋁夾層結構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格(長×寬)為100mm×100mm,此外夾層結構試件編號方式與第2章的完全一樣。

4.2.2實驗方法

本章低速沖擊實驗所用到的試驗加載機器為落錘實驗機，此裝置自帶氣動輔助夾具，所以不需要再設計夾具，通過控制兩剛性方板的上下移動，對試件進行夾緊固定，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構沒有支撐作用；落錘試驗機沖擊配重機構質量為17.55kg,可以通過調節沖擊配重機構的高度來調整沖擊能量。沖擊配重機構的沖頭為剛度很大的半球形柱體，直徑為10mm。對低速沖擊實驗而言，面板的變形量對面板后面物體的防護極為重要，獲得夾層結構下面板最大變形以及全場變形對評估夾層結構防護性能也是非常重要的，因此，在完成低速沖擊試驗之后，通過德國GOM公司開發的gom inspect三維測試系統對沖擊后夾層結構的形態進行掃描，從而可以獲得試件整體的變形數據。此外，通過CT掃描可以對沖擊后試件進行無損檢測，以獲得夾層結構沖擊處中界面的內部損壞CT圖。