闭孔泡沫铝夹层结构耐撞性研究（四十）

4.1引言

泡沫铝夹层结构作为车身覆盖件，如泡沫铝填充引擎盖、车门等，容易受到汽车奔跑过程中道路上的飞石、空中的冰雹、高空坠物等事物的意外冲击，而这些意外冲击对汽车覆盖件造成的损伤或大或小，但可以肯定的是结构的强度和可靠性可能因此受到较大的影响，此外，纤维增强复合材料作为新型轻质材料，其在航天航空领域的应用已经十分广泛，而在汽车领域的应用也渐入人心，因此，为了推动泡沫铝夹层结构在汽车安全防护领域的发展，本章主要通过实验和仿真方法研究了泡沫铝夹层结构的力学性能，实验方面揭示了不同配置的泡沫铝夹层在低速冲击工况下的结构失效机理和耐撞性能，得出何种配置的泡沫铝夹层结构的耐撞性能更优，泡沫铝夹层结构的配置参数主要包括面板材料、面板厚度、芯层高度和芯层密度；仿真方面简单分析了铝合金夹层结构各组成部分在不同冲击能量下的吸能特点。

4.2实验准备及方法介绍

4.2.1实验试件

本章的研究对象泡沫铝夹层结构所用到的材料与制作工艺与第2章所用到的材料与制作工艺一致，只是本章试件的尺寸规格(长×宽)为100mm×100mm,此外夹层结构试件编号方式与第2章的完全一样。

4.2.2实验方法

本章低速冲击实验所用到的试验加载机器为落锤实验机，此装置自带气动辅助夹具，所以不需要再设计夹具，通过控制两刚性方板的上下移动，对试件进行夹紧固定，两块夹持方板中心有直径为76mm的空心圆，此空心圆部分对夹层结构没有支撑作用；落锤试验机冲击配重机构质量为17.55kg,可以通过调节冲击配重机构的高度来调整冲击能量。冲击配重机构的冲头为刚度很大的半球形柱体，直径为10mm。对低速冲击实验而言，面板的变形量对面板后面物体的防护极为重要，获得夹层结构下面板最大变形以及全场变形对评估夹层结构防护性能也是非常重要的，因此，在完成低速冲击试验之后，通过德国GOM公司开发的gom inspect三维测试系统对冲击后夹层结构的形态进行扫描，从而可以获得试件整体的变形数据。此外，通过CT扫描可以对冲击后试件进行无损检测，以获得夹层结构冲击处中界面的内部损坏CT图。