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    樹脂-泡沫鋁復合材料制備及性能研究(三十)

    日期:25-02-19     時間:02:39 來源: 益榮金屬

    樹脂-泡沫鋁復合材料制備及性能研究(三十)

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

    (8)PU-PUR/Al Foam落錘沖擊能量-時間曲線分析

    如圖3-14所示為PU-PUR/Al Foam復合材料在50J落錘沖擊能量下的能量-時間曲線,從圖中可以看出,PU-PUR/Al Foam復合材料在落錘沖擊荷載下的能量-時間曲線分為三個階段。

    在第一個階段,復合材料受到落錘沖擊發(fā)生變形,在能量-時間曲線上可以看到?jīng)_擊能量隨時間不斷上升,從斜率上來看,聚脲含量較高的M4/Al FoamM5/Al Foam 復合材料的斜率要更高,說明其在較短的時間內(nèi)就達到了最高能量,而聚脲含量 較低的復合材料的斜率要更低一些,其達到最高能量的時間更長。

    在第二個階段,能量上升到最大并保持一小段時間,從峰值能量上來看,不同復合材料的沖擊峰值能量都很接近,M5/Al Foam的沖擊峰值能量最小為48.476J,M1/Al Foam的沖擊峰值能量最大為49.079J。

    在第三個階段,沖擊能量有少量減少,這是由于沖頭沖擊復合材料后發(fā)生了回彈, 大部分的沖擊能量被復合材料所吸收,而有少量能量沒有被復合材料吸收,這部分能量 就是回彈能量,回彈能量在能量-時間上表現(xiàn)為峰值能量和穩(wěn)定能量的差值。從吸收能量來看 ,M1/Al FoamM2/Al Foam吸收能量分別為48.413J48.076J,其回彈能量分別為0.666J0.938J,其吸能比達到了98.64%98.09%。樹脂中聚脲含量較高的M4/Al FoamM5/Al Foam的復合材料吸收能量分別為45.466J45.427J,其回彈能量分別為3.052J3.049,其吸能比達到了93.71%93.71%。而對于M3/Al Foam復合材料,即樹脂中聚氨酯和聚脲含量都為50%時,其吸收能量為46.666J,其回彈能量為2.096J,其吸能比為95.70%。

    M1/Al FoamM2/Al Foam的吸收能量更高而回彈能量更低,在吸收能量上表現(xiàn)出來較強的性能,這是由于聚氨酯含量較高,共混樹脂固化后的彈性較強造成的,導致不其甘回彈能量更低。而M4/Al FoamM5/Al Foam的吸收能量要更低而回彈能量要更高,這是由于聚脲含量較高的時候,共混樹脂固化后的韌性更高,在沖擊荷載下應力傳遞更快,變形更為快速,彈性應變更強,所以其回彈能量更高。分析吸能比得到,5種類型PU-PUR/Al Foam復合材料都有極高的吸能比,可以將大部分落錘能量吸收。

    3-4 PU-PUR/Al Foam復合材料沖擊能量參數(shù)統(tǒng)計

    名稱 峰值能量/J 吸收能量/J 回彈能量/J 吸能比/%
    M1/Al Foam 49.079 48.413 0.666 98.64
    M2/Al Foam

    49.014

    48.076 0.938 98.09
    M3/Al Foam
    48.762 46.666 2.096

    95.70

    M4/Al Foam 48.518 45.466 3.052 95.71
    M5/Al Foam 48.476 45.427 3.049 93.71
     

    綜合從載荷-時間曲線,載荷-位移曲線,能量-時間曲線分析得到M4/Al FoamM5/Al Foam沖擊響應速度很快,分別在1.92ms1.86ms內(nèi)就能達到峰值載荷8196N、8668N與峰值能量48.518J、48.476J, 且其沖擊持續(xù)時間為7.53ms、7.37ms,總位移較低為6.93mm 、6.25 mm,吸能比高均為93.71%,可知兩種復合材料上述性能的數(shù)值都很接近,在受到?jīng)_擊時均可以快速響應而傳遞分散落錘沖擊荷載,均具有很高的落錘沖擊強度。然而從破壞形貌分析可知聚脲樹脂的脆性斷裂現(xiàn)象造成M5/Al Foam背面的裂縫數(shù)目更多而延伸范圍廣,破壞程度更高,導致其在受到?jīng)_擊荷載時更容易脆斷失效。M4/Al Foam樹脂中的30%PU增強了樹脂韌性,受到?jīng)_擊后裂縫延伸受阻,增強了抗沖擊能力。綜合分析得到M4/Al Foam是抵抗落錘沖擊載荷性能最佳的復合材料。


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