環(huán)氧樹脂-多孔金屬一體型復(fù)合夾芯板力學(xué)性能研究.pdf

1、多孔金屬材料是一種具有相對密度低、比強度高、比面積大、重量輕、吸能性能好、耐熱耐火、抗震等優(yōu)點新型材料，既可以作為功能性材料，也可以作為許多應(yīng)用的結(jié)構(gòu)性材料。正是由于多孔金屬的功能和結(jié)構(gòu)雙重性能，使得其在交通、海洋運輸、生物醫(yī)療、建筑等行業(yè)廣泛應(yīng)用。多孔金屬自身強度一般較低，單獨使用受到極大限制，多數(shù)是將其制成夾芯結(jié)構(gòu)進行使用。
　　常規(guī)夾芯結(jié)構(gòu)是將上下兩層強度較高的面層和多孔金屬芯層通過一定方式連接，構(gòu)成能夠共同承載和工作的三明

2、治形式。本文提出一種新型的一體型復(fù)合夾芯結(jié)構(gòu)——環(huán)氧樹脂/多孔金屬復(fù)合夾芯板，這種夾芯板上下兩面為環(huán)氧樹脂/多孔金屬互穿復(fù)合層，中間為多孔金屬夾芯層，其芯層和面層連成整體，無明顯的分界面，整體性能獲得了極大的提高。本文在研究其制備工藝的基礎(chǔ)上，分別制作了環(huán)氧樹脂/泡沫鋁一體型復(fù)合夾芯板與環(huán)氧樹脂/蜂窩鋁一體型復(fù)合夾芯板，通過壓縮、彎曲、局壓及沖擊等試驗對這種復(fù)合夾芯板的彈性剛度、屈服應(yīng)力、極限承載力、變形機理和吸能能力等力學(xué)性能進行了研

3、究。
　　設(shè)計制作了不同復(fù)合層厚度的環(huán)氧樹脂/泡沫鋁一體型復(fù)合夾芯板壓縮和彎曲試件，分別進行了壓縮、三點彎曲和四點彎曲試驗，通過壓縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線分析了環(huán)氧樹脂復(fù)合層對壓縮力學(xué)性能的影響，通過荷載-撓度曲線分析了不同參數(shù)設(shè)置對其彎曲剛度、吸能能力以及抗彎承載力等力學(xué)參數(shù)的影響，并與傳統(tǒng)蒙皮夾芯板進行了對比分析。結(jié)果表明，隨著夾層板中環(huán)氧樹脂/泡沫鋁復(fù)合層厚度增加，其壓縮強度和壓縮剛度增加，彎曲承載力提高。相比傳統(tǒng)蒙皮夾層板，不會出

4、現(xiàn)表層剝離等現(xiàn)象，具有整體性好、抗腐蝕性好等優(yōu)點。
　　通過準(zhǔn)靜態(tài)試驗測試了環(huán)氧樹脂/泡沫鋁復(fù)合夾芯板和環(huán)氧樹脂/蜂窩鋁復(fù)合夾芯板局壓力學(xué)性能，得到了其典型破壞形態(tài)和荷載-位移曲線，分析了其破壞機理，并與傳統(tǒng)夾芯板進行了比較分析。研究了復(fù)合層厚度、壓頭類型和邊界條件對環(huán)氧樹脂/泡沫鋁復(fù)合夾芯板彈性剛度、極限荷載和吸能能力等力學(xué)性能的影響；研究了復(fù)合層厚度、試件厚度、孔徑、壓頭類型和邊界條件對環(huán)氧樹脂/泡沫鋁復(fù)合夾芯板極限荷載和吸能

5、能力等力學(xué)性能的影響。研究結(jié)果表明環(huán)氧樹脂/多孔金屬一體型復(fù)合夾芯板在準(zhǔn)靜態(tài)局部受壓時復(fù)合層和芯體之間未發(fā)生脫離開裂，具有較好的整體性、穩(wěn)定性和承載吸能性能。
　　通過落錘沖擊試驗測試了環(huán)氧樹脂/泡沫鋁復(fù)合夾芯板和環(huán)氧樹脂/蜂窩鋁復(fù)合夾芯板的動態(tài)力學(xué)性能，得到了其荷載-時間曲線和能量-時間曲線，分析了不同沖擊速度，不同沖頭類型對沖擊承載力和吸能能力的影響。結(jié)果表明環(huán)氧樹脂/多孔金屬夾芯板在沖擊荷載下表現(xiàn)了較好的整體性與穩(wěn)定性，在承