高应变率加载下复合泡沫塑料的吸能特性及失效机理研究

2019-07-03 16:47:14 60
本文转载自网络,如有侵权,请联络删除:  高应变率加载下复合泡塑料的吸能特性及失效机理钻研卢子兴1,2,袁应龙1(1.北京航空航天大学固体力学钻研所,北京100083;2.中国科学院力学钻研所非线性力学国家重点实验室,北京100080)密度复合泡沫塑料在高应变率加载条件下的应力-应变曲线,钻研了材料的动态力学性能基于所取得的应力应变曲线,进一步剖析和探讨了复合泡沫塑料的能量吸收特性,发现材料最佳吸能点的包络线是同不时线此外,通过动态变形试件的扫描电镜剖析,还钻研了这类新材料的动态失效问题。

  收穑日期:2001-10-18;收批改穑日期:2⑴2-13-15基金项目:国家自然科学基金(10072007),NSAF结合基金和教育部留学回国人员科研启动基金(教外司留| 2001|345)赞助项目复合泡沫塑料是重要的工程防护材料,它是将空心微球填充到树脂基体或泡沫塑料中而制得的一种新型复合材料与普通泡沫塑料相比较,复合泡沫塑料具有许多共同的长处,如密度易于控制,机械性能较高,是一种轻质高强的材料。因此,它在航空、航天和航海等领域有宽泛的应用前景由于这类材料经常用于包装冲击防护和爆破防护等方面,所以它们的动态力学行为受到工程界的普遍关注尽管前人对复合泡沫塑料的静、动态力学性能已有一些钻研,但多数工作仅限于两相复合泡沫塑料(空心球填充复合材料),对三相复合泡沫塑料(空心球填充泡沫塑料)的钻研甚少,尤其是对动态力学性能的钻研未见报道最近,我们针对三相聚氨酯复合泡沫材料停止了比较宽泛的实验钻研,并在的介绍,评价泡沫材料的吸能特性主要采纳吸能率曲线和能量吸收图吸能率曲线的办法最初由MiltZ5等提出,他们用E(Efficiency)参数来表示泡沫塑料的吸能率,用/(Ideality)参数来表示其理想的吸能率其中,E参数定义为真实泡沫塑料试件压缩到最大应变X所吸收的能量同具有雷同尺寸的理想泡沫塑料试件完全压缩并传送雷同的最大应力e时所吸收能量的比值,即而/参数定义为真实泡沫塑料和理想泡沫塑料试件压缩到雷同应变所吸收能量的比值,即能量吸收图的办法是由Gibson,也有沿经线方向的张开型裂纹、与压缩方向成45度角的剪切裂纹和赤道面附近的弯折毁坏(a)为横截面内胞体穿孔处的纵横裂纹,尤其当穿孔位于胞体的底部时,会在穿孔处沿经线方向发出辐射状裂纹;(b)为纵向截面内与压缩方向成45度角的胞体壁上的剪切裂纹;(c)为横截面内察看到的垂直于载荷方向赤道面附近的裂纹此外,扫描电镜的察看还标明:复合泡沫塑料在动态加载时,惯性力在泡沫塑料胞体的毁坏中起了一定的作甩同时,胞体内来不迭活动的气体也会对材料的毁坏产生影响。因为高应变率大变形压缩时,胞体内气体处于绝热压缩状态,陡增的内压会使胞体壁的侧压迅速回升,有可能加速弯曲应力对胞体赤道面附近形成的毁坏,形成所谓的“爆炸”现象3结论空心玻璃微球填充聚氨酯复合泡沫塑料的动态力学性能主要由密度因素决定,应变率效应只在高密度材料状况中才表现得比较明显。

  不同应变率和密度条件下,复合泡沫塑料最佳吸能点的包络线是同一条直线,吸能率最高的点与能量吸收图上的最佳吸能点相对应复合泡沫塑料胞体的动态毁坏模式主要有弯折、拉伸和剪切三种,但与准静态压缩相比,胞体弯折毁坏的比例明显增力卩。此外,惯性力和胞体内的气体压力对胞体的动态毁坏也有一定的作用。

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