閉孔泡沫鋁夾層結(jié)構(gòu)耐撞性研究（二十一）

為了研究面板材料在彎曲工況下對夾層結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的影響，比較了同一厚度下不同面板材料的夾層結(jié)構(gòu)的載荷-位移曲線，如圖2.18(a)所示，結(jié)合壓潰失效過程分析，對面板為1mm的試件而言，試件GF-F1、CF-F1和AL-F1的臨界失效模式均為壓痕壓入(IN)，但纖維增強(qiáng)夾層結(jié)構(gòu)與鋁合金夾層結(jié)構(gòu)不同的是，由于纖維復(fù)合材料不像鋁合金那樣有明顯的塑性變形，試件達(dá)到臨界失效時(shí)，前者的面板發(fā)生了彈性變形，后者發(fā)生塑性變形，前者載荷達(dá)到臨界載荷時(shí)會繼續(xù)增大，只是增加幅度有所減小，而后者載荷會減小。試件GF-F1在斷裂之前，未出現(xiàn)明顯的芯層剪切裂紋且未出現(xiàn)載荷下降；CF-F1后屈曲過程出現(xiàn)芯層剪切裂紋(彎曲位移約8mm處)，而AL-F1后屈曲過程中出現(xiàn)界面失效和剪切裂紋(彎曲位移約10mm處)，從載荷-位移曲線中可以看出在這兩處失效時(shí)，后者的載荷下降速度更快。

根據(jù)耐撞性指標(biāo)圖2.18(b)比較可知，從面板為GFRP到CFRP再到A?6061的夾層結(jié)構(gòu)來看，其臨界載荷、總吸能是依次增多的；由于纖維夾層結(jié)構(gòu)的面板質(zhì)量輕，整體重量也就比同等尺寸的鋁合金夾層輕，所以纖維增強(qiáng)夾層結(jié)構(gòu)的比吸能比鋁合金夾層結(jié)構(gòu)的要高，而CFRP三明治結(jié)構(gòu)的比吸能最大。

通過比較面板為1.5mm的夾層結(jié)構(gòu)載荷-位移曲線，如圖2.19(a)所示，纖維夾層結(jié)構(gòu)在臨界載荷后的載荷變化趨勢小于鋁合金夾層結(jié)構(gòu)的變化趨勢，結(jié)合其壓潰過程，GF-F1.5的臨界失效模式為壓痕壓入(IN),其余兩者為芯層剪切(CS)；GF-F1.5的臨界失效載荷最小，但吸能最多，而AL-F1.5雖有最大的臨界載荷，但吸能最少。AL-F1.5在發(fā)生芯層剪切失效之后小段位移發(fā)生了界面失效，而CF-F1.5臨界失效模式之后小段位移后還耦合了芯層泡沫壓潰，這使得AL-F1.5的載荷下降速度比CF-1.5要快。根據(jù)圖2.19(b)比較來看，從面板為GFRP到CFRP再到A16061的夾層結(jié)構(gòu)來看，其臨界載荷依次增加，而其總吸能和比吸能依次減少。

比較面板為2mm的三種試件，如圖2.20所示，鋁合金夾層結(jié)構(gòu)和碳纖維增強(qiáng)夾層結(jié)構(gòu)的臨界載荷大小相差很小，并且比GFRP三明治結(jié)構(gòu)的要高出大約20%。AL-F2的失效過程始終只存在一個(gè)失效模式，載荷下降速度比臨界失效模式為芯層剪切以及后續(xù)失效耦合了壓痕壓入的CF-F2更快，這與面板厚度為1.5mm的試件的比較有類似的結(jié)論。玻璃纖維夾層結(jié)構(gòu)和鋁合金夾層結(jié)構(gòu)有著相似的失效過程，但碳纖維的強(qiáng)度高于玻璃纖維，前者載荷-位移曲線的整體趨勢高于后者。CF-F2總吸能最多，比吸能也最大，有最優(yōu)的耐撞性能。