樹脂-泡沫鋁復合材料制備及性能研究（二十四）

3.5結(jié)果與討論

3.5.1 Al Foam和 PU-PUR/Al Foam 的落錘沖擊性能分析A

(1)Al Foam落錘沖擊破壞形貌分析

進行了Al Foam的落錘沖擊實驗，沖擊能量為30J、40J、50J，分別命名為A1、 A2和A3。試樣的尺寸為100mm×100mm×10mm，沖頭為半球形，直徑為16mm。 分析Al Foam在受到落錘沖擊后的正面，背面和側(cè)面的破壞形貌。

1、Al Foam板正面在受到30J的落錘沖擊能量后在沖頭沖擊作用下，發(fā)生了較大形變，中心區(qū)域的泡沫鋁孔洞從圓形變?yōu)榱瞬灰?guī)則的形狀。與AlFoam 板中心區(qū)域相比，邊緣區(qū)域距離沖擊中心區(qū)域較遠，泡沫鋁孔洞發(fā)生的變形較小，泡沫鋁孔洞受到撕扯從圓形變?yōu)榱藱E圓形，其中橢圓形的一邊形成了尖端，朝向沖擊中心。Al Foam板在受到30J的落錘沖擊能量后，背面在沖擊后的中心出現(xiàn)了長約2cm的裂縫，泡沫鋁中心的泡沫鋁孔洞被撕裂破壞，造成了泡沫鋁的失效。泡沫鋁背面中心處孔洞被撕裂破壞，周圍裂縫的孔洞從圓形扭曲變形為橢圓形，背面泡沫鋁孔洞的橢圓形為較短的直徑朝向著受到?jīng)_擊的中心，這是由于在受到落錘沖擊荷載后，Al Foam板的正面中心壓縮變形，而背面中心受到?jīng)_頭作用而拉伸所造成的。Al Foam板在受到30J的落錘沖擊能量后，側(cè)面Al Foam板產(chǎn)生了明顯的背凸現(xiàn)象。

2、Al Foam板正面受到40J的落錘沖擊能量后其形變區(qū)域比30J落錘能量沖擊下更大。在落錘沖頭沖擊Al Foam板的中心區(qū)域，其泡沫鋁孔洞的變形更加嚴重，數(shù)個孔洞撕裂生成了少量裂縫，呈現(xiàn)碎塊化現(xiàn)象。與Al Foam板在30J的沖擊能量下的邊緣區(qū)域變形程度相比，40J能量沖擊下邊緣區(qū)域的變形范圍更大，沖擊同時造成了邊緣區(qū)域孔洞受到撕扯發(fā)生從圓形到橢圓形的變化，而橢圓形孔洞的尖端也指向了沖擊中心。這些現(xiàn)象說明40J能量下的落錘沖擊使得Al Foam板的失效形式變得更加明顯，更加直觀。Al Foam板在受到40J的落錘沖擊能量后，在背面看到在沖擊后的中心，出現(xiàn)了長約3cm的裂縫，可以直觀看到孔洞發(fā)生了嚴重的破壞。位于泡沫鋁最中心的孔洞被撕裂破壞，而周圍區(qū)域的孔洞發(fā)生了變形，背面泡沫鋁孔洞的橢圓形是其較短的直徑朝向著受到?jīng)_擊的裂縫中心，原因是在受到落錘沖擊荷載后，板的正面中心受壓變形，而其背面中心受到?jīng)_擊力的作用而拉伸變形產(chǎn)生裂縫，裂縫擠壓周圍的泡沫鋁孔洞，使圓形孔洞發(fā)生變形。Al Foam板在受到40J的落錘沖擊能量后，側(cè)面由于沖擊 能量更高其背凸相比30J變得更大。

3、Al Foam板受到50J的落錘沖擊能量后，在正面圖中形變的區(qū)域比40J落錘能量沖擊下變得更大，幾乎整個Al Foam板都發(fā)生變形，破壞程度比40J能量下更大。在Al Foam板的中心區(qū)域，形成了一個大的空洞，這表明50J能量已經(jīng)達到了Al Foam板的擊穿能量。空洞周圍的泡沫鋁孔洞發(fā)生從圓形到橢圓形的變形，這些橢圓形孔洞的尖端同樣指向了沖擊中心。Al Foam板在受到50J的落錘沖擊能量后，在背面中看到在落錘沖頭沖擊后的背面中心，形成了一個直徑約2cm的空洞，圍繞著空洞周圍，數(shù)個泡沫鋁孔洞被擠壓而發(fā)生扭曲變形，這些都造成中心區(qū)域的失效。而在更大的范圍內(nèi)，大量的泡沫鋁孔洞從圓形變?yōu)闄E圓形，這些橢圓形孔洞也是沖擊破壞板材形成的空洞擠壓周圍的孔洞迫使此處泡沫鋁孔洞受壓變形所形成的。Al Foam板在受到50J的落錘沖擊能量后，在側(cè)面Al Foam板產(chǎn)生了明顯的背凸，50J沖擊能量下的泡沫鋁背凸體積比30J和40J能量下要更大。從破壞形貌來看，Al Foam的變形程度、中心空洞和背凸現(xiàn)象都隨著沖擊能量增加而變得嚴重，Al Foam在50J落錘沖擊能量下被擊穿，得到Al Foam的擊穿能量是50J。